Descripción de la Plataforma de Control.

Un programa (en sentido informático) está constituido por variables que contienen datos con los que se trabaja y por algoritmos que son las sentencias que operan sobre estos datos.

La plataforma de control incorpora elementos del entrono informático como son: ventanas, botones, cuadros de dialogo y de texto, botones de opción y de selección, barras de desplazamiento, gráficos, menús, etc.

En la pantalla principal, del software “Plataforma de Control para un Grado de Libertad”(desarrollada en este trabajo), se tienen diversos objetos que se emplean para sintonizar el control PID, seleccionar el punto de referencia (set point), observar la señal de salida del sistema; que en este caso es la posición de la articulación del Manipulador, establecer el margen de error del control y obtener la grafica resultante del control.

Como se ve en la figura 3.7, la pantalla del software de control esta dividida en cinco partes principales:

• Menú

• Set Point

• Constantes de Calibración

• Pantalla de Graficas

• Monitoreo de la señal de salida

Figura 5.7 Partes principales del software de control.

La barra del menú

principal cuenta con 4 menús para el manejo del software de control, que son: File, Edit, PicRBS y Help (figura 3.8).

MENÚ SET POINT GRAFICAS MONITOREO DE SEÑALES CONSTANTES DE CALIBRACIÓN

Figura 5.8 Barra del menú principal del software de control.

En el menú File se tienen las acciones básicas de un programa en ambiente Windows, como son: el abrir un archivo, guardar, imprimir y salir. De esta forma es posible cargar una lista de constantes para el control, guardar una nueva combinación de constantes e imprimir la grafica resultante.

En el menú Edit se pueden modificar las constantes de control Kp, Ki, Kd, así de acuerdo al criterio de Zigler-Nichols[31] como el punto de referencia SP.

En el menú PICRBS se habilita la comunicación con el PIC16C74, se calibra el servomecanismo y se inicializa el control PID. Cuando se habilita la comunicación con el PIC, y si este aun no esta conectado o existe alguna falla, el programa envía un mensaje haciendo referencia a estos posibles problemas (figura 3.9).

Figura 5.9 Mensaje de error de la plataforma PID.

En el menú Help se encuentra características técnicas sobre el programa y conceptos sobre este software.

En la barra deslizante marcada como SETPOINT se cambia el valor o punto de referencial al cual el control PID debe llegar (figura 3.10).

Figura 5.10 Barra de ajuste del SET POINT.

En la figura 3.11 se puede ver los cuadros de texto marcados como CONSTANTES DE CALIBRACIÓN, en ellos se introducen las constantes correspondientes al la parte Proporcional, Integral y Diferencial del control PID, también, se elige el margen de error del control y el tiempo de simulación del programa.

Figura 5.12 Monitoreo de las señal de PWM, ERROR posición de la articulación

En la ventana de color negro que se observa en la figura 3.13, se obtiene la gráfica de salida la cual representa la posición en tiempo real de la articulación a controlar.

Figura 5.13 Gráfica de la posición de la articulación.

Considerando el diagrama de bloques de la Figura 3.5 y la ecuación 3.8, se establece el diagrama a bloques de la figura 3.14 que define el proceso que realiza la plataforma de control (Software) para el cálculo del control PID.

Figura 5.14. Diagrama de flujo para el cálculo del control PID

El cuerpo principal del programa lo conforma toda la estructura de programación necesaria para definir el aspecto de la pantalla, donde se monitorean las señales del servomecanismo a controlar. Cuando el programa termina de cargar los controles en pantalla, pregunta por el estado actual de los mismos y de esta forma hace la redirección del flujo de programa hacia la subrutina correspondiente, dependiendo del control que haya sufrido algún cambio.

Dentro del diagrama de flujo de la Figura 3.14, se tiene una serie de subrutinas para el manejo de constantes, inicialización de variables y de comunicación por puerto serial.

En la figura 3.15 se tiene el diagrama de flujo de la subrutina para la comunicación serial, donde se monitorea la señal proveniente del microcontrolador PIC16C74.

Figura 5.15. Diagrama de flujo de la subrutina para la comunicación serial

En esta subrutina se administran los eventos del puerto serial, principalmente el evento de enviar o recibir datos. Cuando el programa recibe datos por el puerto serial, estos se proporcionan a la subrutina de control PID para obtener el valor del PWM, que se envía de regreso al microcontrolador, ajustando la posición del servomecanismo.

En el diagrama de comunicación serial (figura 3.15), podemos hacer referencia a la subrutina que realiza el cálculo del control PID. La Figura 3.16 muestra el diagrama de flujo de la subrutina PID.

Figura 5.16 Diagrama de flujo de la subrutina de control PID

En esta parte del programa se calcula el error de la posición, el margen de error y la parte Proporcional, Integral y Diferencial del control PID. El resultado de estos cálculos representa el valor del PWM necesario para ajustar el error del servomecanismo.

En el ANEXO 2 se tiene el programa de Visual Basic referente a la “Plataforma de

control de un grado de libertad”.

Se puede ver en el diagrama de la Figura 3.16 que dependiendo del sentido del error, será el sentido de la señal PWM. El valor de la señal PWM se regula mediante la

Figura 5.17 Plataforma de Control PID.