Diseño e implementación de un sistema de control por modo deslizante usando DSP aplicado a un prototipo de grúa puente

Abstract

Presente tesis desarrolla el diseño e implementación de un sistema de con¬trol por modo deslizante para el sistema Grúa-Puente. Para este estudio, se ha organizado el trabajo en seis capítulos que serán expuestas de la siguiente forma: En el capítulo 1. se realiza una introducción a esta tesis, se muestra una respectiva histórica de las Sistemas de Control por Modo Deslizante. Se formu¬la el problema para el sistema Grúa-Puente y las consideraciones en su implementación. También se muestran los objetivos de esta tesis. En el capítulo 2. se describe el modelo del sistema Grúa-Puente, se plantean las ecuaciones dinámicas mediante el desarrollo de las ecuaciones de Lagrange en términos de la energía cinética, potencial y dlsipativa para obtener el modelo dinámico del subsistema cabezal-péndulo, se obtiene el modelo dinámico del sub¬sistema motor-polea. Se obtiene el modelo dinámico del sistema grúa-puente y se simula la respuesta de la planta en lazo abierto; los parámetros utilizados en el motor-reductor DC (Direct Current) han sido previamente identificadas. En el capítulo 3. se formula el problema del diseño del controlador por modo deslizante para el sistema grúa-puente. Se utiliza la estructura de la dinámica del actuador y el segundo método de Lyapunov para establecer una superficie deslizante en la intersección de las superficies de conmutación de una manera directa se obtiene la ley de control; se preveo un método para suprimir el fenómeno chattering que son oscilaciones de amplitud y frecuencia finita que se presentan en el modo deslizante, este fenómeno representa un problema al implementar dicha ley de control. En el capítulo 4. se presenta la descripción general de las equipos que se han utilizado en la implementación del sistema de control, entre ellos, el prototipo Grúa-Puente, el actuador, los sensores y la tarjeta de control DSP (Digital Signal Processor) modelo TMS320F240. También, se muestra el diagrama de flujo del algoritmo de control. En el capítulo 5. se muestra las simulaciones en MATLAB del sistema controla¬do aplicando la ley de control original, y aplicando la ley de control con el método do supresión do chatteríng. Las simulaciones han sido realizadas para referencias constantes. En el capítulo 6. so muestra los resultados obtenidos de los experimentos rea¬lizados en pruebas de laboratorio usando mía tarjeta de control DSP TMS320F240 de Texas Instruments. Finalmente, se presentan las Conclusiones y Recomendaciones para in¬vestigaciones posteriores. El apéndice A contiene el procedimiento realizado para la identificación de parámetros del motor-reductor DC, la determinación de la zona muerta del motor-polea y la determinación de la fricción deslizante para el cabezal. El apéndice B contiene el listado de los programas en MATLAB. El apéndice C contiene el listado de los programas en C. El apéndice D con¬tiene las programas en ASSEMBLER con las configuraciones de los registros para el manejo de los periféricos dd DSP TMS320F240. Quisiera expresar mi agradecimiento a mi asesor de tesis, el Ing. Ricardo Rodríguez Bustinza por sus enseñanzas y sugerencias en el desarrollo de este trabajo de tesis. Mi agradecimiento al Instituto de Investigación de la Facultad de Ingeniería Mecánica por su apoyo financiero para la construcción del prototipo dentro del proyecto de diseño e irnplementación de un sistema de control basado en Lógica Difusa.