UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TLAXCALA

INGENIERÍA MECATRÓNICA

Integración de Sistemas Mecatrónica

Trabajo: Ajuste de distancia mediante control PID

Elaboró: Fernando Corte Roldan Mario Lara Cirio

Erick Cahuantzi Muñoz Guillermo Roldan Xocoyotl

Jorge Antonio Hernández Sánchez

Profesor:

Rafael Palomino Gonzalez

Introducción La finalidad de esta práctica es implementar un sistema de ajuste de distancia mediante un control de PID (Proporcional-Integral-Derivativo). LabView y Arduino serán los softwares encargados de ayudar a crear el código de operación. Objetivos Al finalizar esta práctica el estudiante será capaz de: - Crear un código virtual - Utilizar las estructuras de datos elementales que incorpora LabView.

- Implementar un control clásico PID. Fundamentos Teóricos Un controlador que satisfaga el modo de control analógico Proporcional-Integra-Derivativo (PID) se caracteriza por una salida de controlador p(t) relacionada con la señal de error ep(t) mediante la siguiente expresión matemática.

donde Kp no tiene dimensiones, Ki se dan en y Kd en s. También se utilizan los tiempos integra Ti y derivativo Td, los cuales vienen relacionados mediante expresiones inversas de Ki y Kd respectivamente.

En la implementación del sistema deben utilizarse los anteriores. El término integral se aproxima teniendo en cuenta el método numérico trapezoidal de integración

Así teniendo la siguiente función del área sombreada

Por otra parte la acción derivativa puede aproximarse mediante la regla de la diferencia finita

Y se aproxima mediante la siguiente expresión matemática

Descripción de la práctica Se trata de diseñar un sistema de entorno grafico que realice el clásico algroitmo de control de PID mediante el apoyo de LabView, capaz de ajustar un móvil a una distancia deseada.

Edición de programa en Labview

INIT Inicializa la conexión con Arduino ejecutando la interfaz de LabView para Arduino Diagrama de bloques>Click derecho> Arduino>Init

Contexto de Init

VISA resource

Especifica el puerto COM correspondientes de transferencia de datos Click derecho sobre VISA resource de Init>Create> Control

Set Digital Pin Mode Configura el pin digital especifico entrada o salida Diagrama de bloques>click derecho>Arduino>Low Level>Set Digital Pin Mode

Contexto de Set Digital Pin Mode

Para definir el pin y el modo; pin: click derecho en Digital I/O Pin>Create>Constant., Modo: click derecho en Pin Mode (imput)>Create>Constant>cick sobre la constante y elegir Inputo o Output.

While Loop Repite un sub diagrama dentro hasta una terminal condicional Diagrama de bloques>click derecho>programming>structures>while loop

Shift Register Registra el desplazamiento

Ultrasonic Distance Nota: El VI del sensor ultrasónico no es parte del toolkit de Arduino, este se debe de descargar de la pagina www.mexiconi.com

Contexto de Ultrasonic Sensor HC-SR04

Tick Count (ms)

Devuelve el valor del temporizador en segundos Diagrama de bloques>click derecho>programming>timing>Tick Count (ms)

Subtract Resta dos componentes y muestra su resultado Diagrama de bloques>click derecho>programming>Numeric>Subtract

Contexto de Subtract

Add

Suma dos componentes y muestra su resultado Diagrama de bloques>click derecho>programming>Numeric>Subtract

Contexto de Add

Absolute Value

Devuelve el valor absoluto de la entrada Diagrama de bloques>click derecho>programming>Numeric>Absolute Value

Contexto de Absolute Value

PWM Write Pin

Escribe el valor especifico PWM a un solo pin PWM en el Arduino Diagrama de bloques>click derecho>Arduino>Low Level> PWM Write Pin

Contexto de PWM Write Pin

Para especificar el PWM Pin y Duty Cycle; click derecho en Digital I/O Pin o Value>Create>Control o Constant

Digital Write Pin

Escribe el valor especifico en el pin respectivo Diagrama de bloques>click derecho>Arduino>Low Level> Digital Write Pin

Contexto de Digital Write Pin

Para especificar el pin y el valor; click derecho en Digital I/O Pin o Value>Create>Control o Constant

Close

Cierra la conexión activa a un Arduino Diagrama de bloques>Click derecho> Arduino>Close

Simple Error Indica si un error ha ocurrido Diagrama de bloques>Click derecho>Programming>Dialog & user interfaces>Simple Error

Nota: Todos los componentes de Arduino deben conectarse en serie dentro del entrono gráfico de LabView para poder funcionar Formula Node

Evalua matemáticamente formulas y expresiones matemáticas similar a lenguaje C en un diagrama de bloque Diagrama de bloques>click derecho>programming>structures>Formula Node Input y Output: click derecho en contorno de formula node> add imput o add output

Crear controlador e indicador para Formula Node Click derecho sobre la entrada (input)>créate>control Click derecho sobre la salida (output)>créate>indicator

Contexto de Formula Node

Crear un Formula Node con cada uno de los componentes como el siguiente:

Algoritmo de proceso de PID

Algoritmo de condiciones de avance, paro y retroceso de motores

Case Structures

Tiene uno o más subdiagramas, o casos, exactamente uno de los cuales se ejecuta cuando la estructura se ejecuta. El valor por cable al terminal selector determina qué caso a ejecutar y puede ser booleano, cadena, un entero de tipo enumerado, o cluster de error. Diagrama de bloques>click derecho>programming>structures>Case Structure

To Byte Integer

Convierte un numero en un entermo de 8 bits Diagrama de bloques>click derecho>programming>numeric>conversion>To Byte Integer

To Extended Precision Float

Convierte en un número a una precisión extendida Diagrama de bloques>click derecho>programming>numeric>conversion> To Extended Precision Float

Waveform Chart

Panel Frontal>click derecho>Modern>Graph>Waveform Chart

Merge Signal

Fusiona dos o más señales en una sola salida Diagrama de bloques>click derecho>Sig Manip> Merge Signal (arrastrar hasta tener las señales deseada de entrada

Median Filter

Aplica un filtro de mediana de rango a x Diagrama de bloques>click derecho>Signa Procesing>Point By Point>Filters>Media Filters

Organizar Panel Frontal Vertical Smooth Box o Horizontal Smooth Box

Te permite organizar el panel frontal para dar una vista de tablero de control Panel Frontal>click derecho>Modern>Decorations>Vetical Smooth Box o Horizontal Smooth Box

Seleccionar Vertical Smooth Box o Horizontal Smooth Box>Reorder>Move To Back

Nota: Organizar controladores, indicaodres, graficas Establecer Indicador y Magnitud al Controlador Indicador Click derecho sobre el controlador>Visible Item>Digital display

Magnitu Click derecho sobre el controlador>Properties>Scale (minumum y máximum)

Referencias LabView User Manueal, National Instruments Corporation. LabView Measurement Manual, National Instruments Corporation. Labview Development Guielines, National Instruments Corporation. Labview Tutorial, National Instruments Corporation.