Browsing by Author "OYANADEL FERNANDEZ, SEBASTIAN ORLANDO"
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Thesis SISTEMA AUTOMATIZADO DE TRENES PARA ESTUDIAR EL CONTROL DE LA FORMACIÓN DE VEHÍCULOS(2018) OYANADEL FERNANDEZ, SEBASTIAN ORLANDO; PETERS RIVAS, ANDRÉS ALEJANDRO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM ELECTRONICA; VARGAS PARRA, FRANCISCO JAVIERDesde el nacimiento de la ciencia moderna, a mediados del siglo XVII, el progreso científico manifiestaun crecimiento continuo. No obstante, es en el siglo XX, es donde la investigación y la aplicación técnica delos conocimientos adquiridos, exhibe un crecimiento acelerado, transformando radicalmente la forma de vidade las personas. En los últimos años, esto se ha extendido de forma alucinante, siendo incorporadas nuevastecnologías a nuestra vida cotidiana a una velocidad incomparable con la del pasado.En la actualidad, uno de los grandes desafíos que enfrentan los investigadores asociados al área decontrol automático, es la búsqueda de nuevas técnicas que permitan optimizar el funcionamiento de lossistemas, disminuyendo su tiempo de respuesta, sin perder de vista el cumplimiento de altos estándares deseguridad.En la presente memoria de titulación, se entregan los resultados alcanzados en la implementación deuna plataforma experimental enfocada en el estudio del control de la formación de vehículos. Se considera,la confección de una serie de carros autónomos, con la capacidad de recorrer cierta trayectoria en conjuntoformando una cadena. El objetivo es mantener una distancia de referencia entre los vehículos mediante técnicasde control, para lo cual, es necesario realizar el modelado y una serie de pruebas en la plataforma.En primer lugar, se realiza la caracterización de los principales elementos del sistema dinámico,detallando las propiedades específicas de cada uno de ellos. Entre sus componentes, se cuenta con un sensorde proximidad ultrasónico HC-SR04, encargado de proporcionar la lectura instantánea de distancia entre losvehículos. Asimismo, se implementa un motor de tren, marca LEGO, como actuador, siendo gobernado porel integrado puente H L293D. Por otra parte, el controlador primario del sistema es la placa de desarrolloArduino UNO R3, cuya función es el cálculo de las acciones que permitan alcanzar cierta estrategia de control.Además, se considera una batería de 9[V] para la alimentación autónoma de los circuitos electrónicos.A continuación, se específica la interconexión de los elementos del sistema, se exponen los diagramasde circuitos y conexiones, indicando sus funcionalidades y la ubicación de cada uno de sus enlaces. También,se analiza el diseño de la carrocería de los carros, los materiales utilizados, señalando las ventajas y desventajasde los prototipos implementados. Además, se detalla la autonomía del sistema, a partir de una prueba simplepara la estimación de la duración de su batería. Posteriormente, se analizan algunos fenómenos imprevistos enel desarrollo del proyecto, como la denominada zona muerta, la variabilidad de las ganancias y la saturaciónde la actuación.Por otra parte, en una tercera sección se estudia el modelado del sistema, se desarrolla un análisisteórico de la planta y la estimación de parámetros de control, a partir de una serie de pruebas experimentales.Por ejemplo, la respuesta a escalón de los vehículos, la dinámica de los carros al efectuar cambios de dirección,entre otros.Asimismo, se expone la aplicación de controladores PID, los métodos estudiados y la respuesta de loscarros ante la implementación de distintas estructuras de control. Especificando las características de cadauno de los parámetros de control y la influencia en la dinámica de la plataforma.Además, se presentan experimentos efectuados con la cadena de vehículos, indicando las principalesconclusiones al analizar la plataforma, detallando las dificultades que se enfrentan.Por último, se describen cada una de las características de la rutina de programación para el controlde los vehículos. De esta forma, se detalla la declaración de constantes, variables y sentencias específicas,además, se presentan las librerías utilizadas para el manejo de periféricos. Del mismo modo, se describen cadauna de las funciones involucradas en la interacción del microcontrolador Arduino con sensores, actuadores yaplicaciones específicas del sistema.
