desarrollo:firmware:librtcs []

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====== Módulo de Control ======
^ Autor ^ Título del proyecto ^ Tutor ^ Inicio ^ Fin ^
| Diego Ezequiel Vommaro | Modulo de control a lazo cerrado para la CIAA | Ing. Juan Manuel Cruz | Febrero 2015 | Marzo 2015 |

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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.
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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.
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===== ¿Qué son los Sistemas de Control? =====

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:

{{ :desarrollo:firmware:sistema_control_realimentado.jpeg?500 |}}

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

===== ¿Por qué la CIAA? =====

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

{{ :desarrollo:firmware:scr_controlador.jpeg |}}
  * 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).

===== Descripción del Módulo de Control "RTCS" =====

{{ :desarrollo:firmware:rtcs_descripcion_grafico.jpg |}}

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].


===== El Módulo RTCS en acción =====

|{{ :desarrollo:firmware:ds0001.png|Respuesta al escalón a lazo abierto|Respuesta a lazo abierto de una planta sobreamortiguada}}|{{ :desarrollo:firmware:rtcs_lazo_abierto_2.png|Detalle de la respuesta a lazo abierto}}|


|  {{ :desarrollo:firmware:rtcs_lazo_cerrado.png|Respuesta a lazo cerrado}}  |

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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.
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===== Descargas =====
[[https://dl.dropboxusercontent.com/u/73329077/Informe_final_rtcs.pdf | Informe Final]]
[[https://github.com/ciaa/Firmware | Código Fuente]]

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