D. José Félix González Rojo Tutor: D. Ángel Perles Ivars Cotutor:

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1 D. José Félix González Rojo Tutor: D. Ángel Perles Ivars Cotutor:
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC Autor: D. José Félix González Rojo Tutor: D. Ángel Perles Ivars Cotutor: D. Miguel Sánchez López DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 1

2 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
ÍNDICE ANTECEDENTES OBJETIVOS SOLUCIÓN ADOPTADA ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 2

3 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
ANTECEDENTES OBJETIVOS SOLUCIÓN ADOPTADA ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 3

4 ANTECEDENTES Uso de actuadores en la industria
Interés en movimiento lineal Motor CC control más complejo Soluciones existentes Cerradas Alto coste DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 4

5 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
ANTECEDENTES OBJETIVOS SOLUCIÓN ADOPTADA ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 5

6 OBJETIVOS “Diseñar e implementar un control en bucle cerrado de un motor de corriente continua para el seguimiento de patrones de movimiento programables para la consecución de desplazamientos controlados en trayectorias punto a punto”. Examinar la viabilidad de implementar un controlador discreto programable en un microcontrolador ARM Cortex-M. Aplicar los conocimientos adquiridos en la carrera mediante la elaboración de un proyecto multidisciplinar. Validar mediante aplicación práctica los resultados del proyecto. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 6

7 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
ANTECEDENTES OBJETIVOS SOLUCIÓN ADOPTADA ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 7

8 SOLUCIÓN ADOPTADA Análisis de limitantes
Hardware, software, control del tiempo, precio Control Analógico VS Control Discreto Propuesta de sistema de estudio Motor Pittman con encoder y reductora Etapa de potencia L298 Microcontrolador ARM Cortex-M STM32F429-Discovery DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 8

9 SOLUCIÓN ADOPTADA Implementada plataforma de ensayo
Objetivo de validar y demostrar funcionamiento Diseño y producción low cost propias mediante impresión 3D y corte laser Diseño abierto y profesional FreeCAD + SolidWorks DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 9

10 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
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11 SOLUCIÓN ADOPTADA Modelado Matemático
Experimental. Respuesta ante escalón DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 11

12 SOLUCIÓN ADOPTADA Modelado Matemático
Experimental. Respuesta ante escalón Experimental. Respuesta ante excitación persistente DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 12

13 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
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14 SOLUCIÓN ADOPTADA Control
Espacio de estados. Realimentación del estado Asignación de polos DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 14

15 SOLUCIÓN ADOPTADA Control
Espacio de estados. Realimentación del estado Asignación de polos Tiempo finito DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 15

16 SOLUCIÓN ADOPTADA Control
Espacio de estados. Realimentación del estado Asignación de polos Tiempo finito Control PID DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 16

17 SOLUCIÓN ADOPTADA Control
Espacio de estados. Realimentación del estado Asignación de polos Tiempo finito Control PID DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 17

18 SOLUCIÓN ADOPTADA Perfiles de movimiento
Rampa, trapezoidal, tercer orden, orden Superior, senoidal Evaluados: Rampa Trapezoidal DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 18

19 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
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20 SOLUCIÓN ADOPTADA Implementación en microcontrolador Muestreo
Sistema de adquisición Uso de encoder Uso de ADC Generación de PWM Implementación Control DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 20

21 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
ANTECEDENTES OBJETIVOS SOLUCIÓN ADOPTADA ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 21

22 SOLUCIÓN ADOPTADA Resultados ante referencia rampa 22
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23 SOLUCIÓN ADOPTADA Resultados ante referencia trapezoidal 23
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24 SOLUCIÓN ADOPTADA Resultados ante referencia de curva en S de tercer orden DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 24

25 SOLUCIÓN ADOPTADA Resultados ante referencia de tercer orden y perturbaciones DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 25

26 ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS
ANTECEDENTES OBJETIVOS SOLUCIÓN ADOPTADA ANALISIS DE LIMITANTES MODELADO CONTROL IMPLEMENTACIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 26

27 CONCLUSIONES Demostrada la viabilidad de implementación en un microcontrolador ARM Cortex-M Resultados validados mediante la consecución de movimientos controlados mediante la implementación del controlador programable propuesto Desarrollo de una referencia y base para futuras mejoras mediante este proyecto multidisciplinar Posibilidad de adaptación a otros sistemas y configuraciones Valoración positiva a nivel personal del trabajo realizado, habiendo afianzado y completado la formación adquirida en el grado DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 27

28 D. José Félix González Rojo Tutor: D. Ángel Perles Ivars Cotutor:
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC Autor: D. José Félix González Rojo Tutor: D. Ángel Perles Ivars Cotutor: D. Miguel Sánchez López DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE PATRONES DE MOVIMIENTO PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA CON APLICACIÓN EN ROBOTS Y MÁQUINAS CNC 28