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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

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.

¿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:

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.

  • 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"

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

Respuesta al escalón a lazo abierto|Respuesta a lazo abierto de una planta sobreamortiguadaDetalle de la respuesta a lazo abierto
Respuesta a lazo cerrado

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.

Descargas

Referencias

  • ESPÓSITO, J. E (2013) Diseño, implementación y validación de una biblioteca de control para sistemas embebidos.
desarrollo/firmware/librtcs.txt · Última modificación: 2016/02/27 20:08 por dvommaro