Avance 2 - Actuador - Teoría de control automático PDF

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Teoría de control automático...

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TITULA TITULACIÓN CIÓN DE ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICA TELECOMUNICACIONES CIONES

AVANCE 2 DEL PROYECTO DE TEORÍA DE CONTROL AUTOMÁTICO

Integrantes:  Jorge Augusto Largo Castillo  Jonathan Andrés Maldonado Flores  Jorge Luis Jaramillo Luzuriaga  Christian Andrés Jiménez Mora

LOJA - ECUADOR

Diseño e implementación de un sistema de control para un estabilizador bola y viga 1. Sistema Barra y Viga Es un sistema clásico en la Ingeniería de Control.  Mediante un Sensor de distancia, medimos la posición de la bola.  Un Actuador modifica la inclinación de la barra.  Con un Controlador, mediante control PID, calculamos el ángulo en el que deberíamos inclinar la barra para colocar y estabilizar la bola en el centro de la barra. En la Fig. 1 se visualiza el diagrama general del lazo de control del prototipo del presente proyecto. Esquema del lazo de control:

Fig. 1. Configuración de lazo cerrado para el control de posición del sistema bola y viga [autores]

1.1. Actuador Inclinaremos la barra con un Servomotor MG996R 9.4 kg/cm de par motor y una biela de balsa anclada a un extremo de la barra. 

Actuador Servo

El servo MG996 Tower Pro es un servo miniatura de gran calidad y diminutas dimensiones, además es de ser bastante económico [1]. Funciona con la mayoría de tarjetas electrónicas de control con microcontroladores y además con la mayoría de los sistemas de radio control comerciales, tiene un conector universal tipo “S” que encaja perfectamente en la mayoría de los receptores de radio control incluyendo los Futaba, JR, GWS, Cirrus, Hitec y otros, los cables en el

conector están distribuidos de la siguiente forma: Rojo =Alimentación (+), Cafe = Alimentación (–) o tierra, Naranja= Señal PWM [1]. Este tipo de servo es ideal para las primeras experiencias de aprendizaje y prácticas con servos, ya que sus requerimientos de energía son bastante bajos y se permite alimentarlo con la misma fuente de alimentación que el circuito de control. Por ejemplo, si se conecta a una tarjeta arduino, se puede alimentar durante las pruebas desde el puerto USB del PC sin mayor problema [1].

Fig. 2. Servomotor MG996R 9.4 kg/cm (4.8 V) Tower Pro [1]

 Especificaciones:            

Engranajes del metal Torque: 9.4 Kg/cm (4.8 V) Conector de 300 mm, longitud del cable (12 ") Dimensiones: 40 mm x 19 mm x 43 mm (aprox 1.5 "x 3/4" x 1,5 ") Peso: 55 g (poco más de 2 oz) Velocidad de funcionamiento: 0.17sec / 60 grados (4.8V sin carga) Velocidad de funcionamiento: 0.13sec / 60 grados (6.0V sin carga) Puesto par: 9 kg-cm (180,5 oz-in) en 4.8V Puesto de par: 12 kg-cm (208,3 oz-in) en 6V Voltaje: 4,8 - 7.2Volts Pulso Min: 650 Pulso en us para girar un ángulo de 0º Pulso Max: 2400  Pulso en us para girar un ángulo de 180º

 Funcionamiento del Servo: Un servomotor es un tipo especial de motor que permite controlar la posición del eje en un momento dado. Está diseñado para moverse determinada cantidad de grados y luego mantenerse fijo en una posición [2]. Un servomotor (o servo) es un tipo especial de motor con características especiales de control de posición. Al hablar de un servomotor se hace referencia a un sistema compuesto por componentes electromecánicos y electrónicos [2].

Fig. 3. Componentes de un Servomotor [2]

El motor en el interior de un servomotor es un motor DC común y corriente. El eje del motor se acopla a una caja de engranajes similar a una transmisión. Esto se hace para potenciar el torque del motor y permitir mantener una posición fija cuando se requiera. El circuito electrónico es el encargado de manejar el movimiento y la posición del motor [2]. La presencia del sistema de engranajes como el que se muestra en la figura 3, hace que cuando movemos el eje motor se sienta una inercia muy superior a la de un motor común y corriente. Observando las imágenes que hemos presentado nos podemos dar cuenta que un servo no es un motor como tal, sino un conjunto de partes (incluyendo un motor) que forman un sistema [2]. Controlamos el giro del servo con pulsos de duración variable:

Fig. 4. Control de la posición del servo mediante pulsos [3]



Circuito esquemático Los servomotores poseen tres terminales: alimentación, masa y señal. El terminal de alimentación, es normalmente rojo, y se debe conectar al pin 5V de la placa Arduino. El terminal de masa el cual es normalmente negro debe de conectarse a el pin de masa de la placa Arduino. El cable de señal suele ser amarillo, naranja o blanco y debe conectarse al pin 9 de la placa Arduino. las Fig. 5, se puede apreciar el diagrama de conexión o circuito esquemático de cómo debe ir conectado el actuador (Servomotor) con la placa de Arduino UNO.

a)

b) Fig. 5. a) y b) Circuito esquemático de la conexión del sensor al Arduino [autores]



Flujograma del código en Arduino En este apartado se detalla el flujograma correspondiente al código realizado para la respectiva comprobación del actuador que se utilizará para el desarrollo del presente proyecto:

INICIO

Definir variables

Datos

Bucle infinito

Interrupción de proceso

Pulsador=1 & Angulo...