Publicación: Diseño y construcción de una herramienta para la simulación de los métodos de control PID y Sliding Mode Control (SMC) aplicado a un motor BLDC
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Resumen en español
Los controladores PID y SMC (Sliding Mode Control) permiten que a través de una realimentación un determinado sistema alcance un estado deseado. Este proyecto presenta el diseño y construcción de un banco de pruebas de control para la simulación de estos métodos mediante un sistema balancín estabilizado físicamente con un motor Brushless DC. El desarrollo del proyecto integra la construcción, componentes electrónicos, modelos matemáticos, sistemas de control de la planta e interfaz gráfica (HMI). El banco de pruebas de control consiste en una barra móvil fijada a otra barra vertical, un motor brushless DC está fijado al extremo de la barra móvil, a través de su hélice genera una fuerza de empuje con un rango de movimiento vertical cuya posición es determinada por el sensor IMU (Inertial Measurements Units), el cual retorna el valor de la posición de la barra móvil respecto a la barra vertical. Para hallar el modelo matemático de la planta fue fundamental el análisis del movimiento dinámico del sistema. Así, basado en la ecuación diferencial de segundo orden obtenida, se realizó la identificación del sistema a través del comportamiento natural de la planta, de esta forma se encontró un modelo hibrido. Con la ayuda de la herramienta Matlab se diseñó los controladores PID y Sliding Mode Control cuyos parámetros se sintonizaron a través Ziegler Nichols automático de Matlab y el análisis FOPDT (First Order Plus Dead Time). Finalmente se hizo la implementación de los controladores en la tarjeta ESP8266 Nodemcu.
Resumen en inglés
The PID and SMC (Sliding Mode Control) controllers allow a particular system to reach a desired state through feedback. This project presents the design and construction of a control test bench for the simulation of these methods through a physically stabilized balance system with a Brushless DC motor. The project development integrates the construction, electronic components, mathematical models, plant control systems and graphic interface (HMI). The control test bench consists of a mobile bar fixed to another vertical bar, a brushless DC motor is fixed to the end of the mobile bar, through its propeller generates a pushing force with a vertical range of motion whose position is determined by the IMU (Inertial Measurements Units) sensor, which returns the value of the position of the mobile bar relative to the vertical bar. In order to find the mathematical model of the plant, the analysis of the dynamic movement of the system was fundamental. Thus, based on the differential equation of the second order obtained, the system was identified through the natural behavior of the plant, in this way a hybrid model was found. With the help of the Matlab tool, the PID and Sliding Mode Control controllers were designed whose parameters were tuned through Matlab's automatic Ziegler Nichols and FOPDT (First Order Plus Dead Time) analysis. Finally, the drivers were implemented in the ESP8266 Nodemcu card.