Ball & Beam sistema baten kontrolagailuaren diseinua eta inplementazioa Raspberry Pi batean

Abstract

EUSKERA: LABURPENA Proiektu honetan, Ball & Beam sistema bat diseinatu eta eraiki da hutsetik abiatuta. Nahiz eta proiektuaren xede nagusia sistema honen diseinua eta kontrola gauzatzea izan den, Ingeniaritza Elektronika Industrial eta Automatiko graduan lortutako konpetentziei erabiliz, beste alor batzuetan sakondu nahi izan da. Hiru dimentsiotako piezetatik hasita, seinale analogikoen eskuraketatik pasatuz, instrumentazio elektronikoaren seinalearen egokitzapenean, zirkuitu elektroniko digitalen erabileran, maila altuko lengoaiekin programazioan, erregulazio automatikoan eta automatismoen diseinuan lan egin da, azken urteotan ikasitakoari aplikazio zuzena eman nahi izan zaiolarik. Memoria honetan, Ball & Beam sistemaren modelizazio matematikoa aurkituko da, bere TF-arekin eta planta errealarekiko konparaketa batekin. Kontrolari erreparatuz, kontrolagailu bat diseinatu da sistema jarrai batentzako eta ondoren doitu egin da, erantzun denbora optimo batean egonkortu ahal izateko moduan, gainezarpen ahalik eta baxuena bilatuz eta errore txiki bat onartuz, irakurketa analogikoak emanda.

Gako-hitzak: Kontrola, Raspberry Pi, balantzina, Ball & Beam

ESPAÑOL: RESUMEN En este proyecto, se ha diseñado y fabricado un sistema Ball & Beam partiendo desde cero. Aunque el objetivo principal del proyecto sea el diseño y control del sistema anteriormente mencionado, se han intentado abarcar todas las especialidades, para poder así profundizar en todos los ámbitos que el grado de Ingeniería Técnica Industrial Electrónica y Automática nos ha proporcionado. Comenzando por el diseño 3D de las piezas a prototipar, pasando por la adquisición de señales analógicas, la adaptación de señales con métodos de instrumentación electrónica, recurriendo a la electrónica digital, programando en lenguajes de alto nivel, aplicando los conceptos sobre regulación automática y automatismos, se han intentado aplicar los conocimientos adquiridos estos últimos años. En esta memoria encontrará el desarrollo del modelo matemático del sistema Ball & Beam teórico, junto con su respectiva TF y contraste con la planta real. En lo que al control se refiere, se ha diseñado un controlador continuo con su posterior discretización, para conseguir estabilizar en un tiempo de respuesta óptimo y con el menor rebose posible, admitiendo un error mínimo dado por la lectura de la distancia analógica.

Palabras clave: Control, Raspberry Pi, balancín, Ball & Beam

ENGLISH: ABSTRACT For this project, a Ball & Beam system has been designed, assembled and produced from scratch. Although the aim of the project is to design and control previously mentioned system, it has tried to embrace as much specialities as can, in order to scope what the Industrial Technical Engineering in Electronics and Automatics degree has provided to the student. Starting from the 3D design of the parts that have been printed, followed by the acquisition of analogic signals, signal adaptation using electronic instrumentation techniques, using digital electronics, programming in high level languages, using control, regulation and automatisms concepts and trying to apply all the knowledge gotten these lasts years. In this project you will find the development of the theorical mathematical model of the Ball & Beam system, followed by its transfer function contrast with the actual real plant. Referring to the control made, a continuous controller has been designed, followed by his discreate version of it, in order to reach a optimal settling time with the minimum overshoot possible, accepting a minimal error due to the misread of the analogic distance.

Keywords: Control, Raspberry Pi, rocker, Ball & Beam