Módulo de Control

El Módulo de Control consiste en una biblioteca de software que permite implementar Sistemas de Control en Tiempo Real en la CIAA. El Módulo pertenece al CIAA-Firmware y se lo denomina RTCS por la sigla en inglés Real Time Control System.

El objetivo es proveer a los desarrolladores de sistemas de control en sistemas embebidos una interfaz que permita implementar sus controladores en la CIAA en forma sencilla.

Los Sistemas de Control a lazo cerrado son ampliamente utilizados en los procesos modernos de fabricación, en los sistemas robóticos y en cualquier operación industrial que requiera el control de temperatura, presión, humedad, caudal, etc.

Un sistema de control a lazo cerrado se lo puede representar mediante el siguiente esquema:

Se puede ver que, a diferencia de un control a lazo abierto, aquí la salida se compara con la entrada de referencia, luego se determina un error o desvío y finalmente se produce una señal de control que reduce dicho desvío a cero o a un valor muy pequeño. El control a lazo cerrado posee muchas ventajas por sobre el control a lazo abierto, pero se debe diseñar e implementar el controlador adecuado.

De aquí en más se llamará Sistemas de Control a los sistemas de control a lazo cerrado.

El elemento central de los Sistemas de Control es el Controlador automático. Existen de varios tipos y una clasificación válida sería la siguiente:

• Controladores PID (Control clásico)
• Controladores en el espacio de estados (Control moderno)
• Controladores robustos

• Hoy en día casi la totalidad de los Controladores Automáticos que integran los Sistemas de Control se implementan por computadora.

• En la industria hay una gran cantidad de sistemas de control a lazo cerrado
• Todo sistema de control necesita de una computadora para calcular en tiempo real las acciones de control que reducen el desvío a cero o a un valor mínimo.
• Un módulo dedicado a las tareas de control automático es indispensable para una computadora industrial.

Por eso, este proyecto propone el diseño y desarrollo de un módulo de control a lazo cerrado para la Computadora Industrial Abierta Argentina (CIAA).

Como se comentó oportunamente, el Modulo RTCS pertenece al CIAA-Firmware, por lo tanto, es un Módulo escrito en lenguaje estándar C, compila y ejecuta para cualquiera de las plataformas soportadas (como ser Linux, Windows, Mac OS, CIAA-NXP, EDU-CIAA-NXP, EDU-CIAA-FSL, etc…). Además posee una descripción del funcionamiento en digramas UML, documentación en Doxygen, Unit Test, respeta los coding guidelines del CIAA-Firmware y todos los archivos fuentes están disponibles en el repositorio oficial del proyecto CIAA.

Actualmente, el módulo soporta controladores en el espacio de estados. Gracias a su diseño “escalable” se permite agregar nuevos tipos de controladores sin modificar el código existente.

Resumen de requerimientos:

• Sistemas SISO
• Sistemas MIMO
• Observadores de estado
• Sistemas reguladores
• Sistemas servo o servosistemas
• Escalable y flexible para la incorporación de nuevos controladores sin modificar el código existente
• Implementación independiente del procesador y del sistema operativo de tiempo real que se utilice.
• Integrado al proyecto CIAA (repositorio, coding guidelines, ensayos, documentación)

Este proyecto esta basado en un trabajo anterior producto de una tesis de grado [1].

La respuesta al escalón de una planta sobre-amortiguada a lazo abierto se ve acelerada a lazo cerrado gracias al controlador que se ejecuta en la CIAA.

Informe Final Código Fuente

• ESPÓSITO, J. E (2013) Diseño, implementación y validación de una biblioteca de control para sistemas embebidos.