Seguidor de línia amb control PID

EL CONTROL PID

Un PID és un mecanisme de control que calcula la desviació o error entre un valor mesurat i el valor que es vol obtenir, per aplicar una acció correctora que ajusti el procés. L'algorisme de càlcul del control PID es dóna en tres paràmetres diferents: el proporcional, l'integral, i el derivatiu. El valor Proporcional determina la reacció de l'error actual. El integral genera una correcció proporcional a la integral de l'error, això ens assegura que aplicant un esforç de control suficient, l'error de seguiment es redueix a zero. El Derivatiu determina la reacció del temps en què l'error es produeix

Per al correcte funcionament d'un controlador PID que regule un procés o sistema es necessita, almenys:

1. Un sensor, que determini l'estat del sistema

2. Un controlador, que generi el senyal que governa a l'actuador.

3. Un actuador, que modifiqui el sistema de manera controlada

Les tres components d'un controlador PID són: part Proporcional, acció Integral i acció Derivativa

Es pretendrà aconseguir que el bucle de control corregeixi eficaçment i en el mínim temps possible els efectes de les pertorbacions.

·         Kp = Ganancia Proporcional

·         KI = Ganancia Integral

·         Kd = Ganancia Derivativa

Un controlador proporcional (Kp) tindrà l'efecte de reduir el temps d'elevació i reduirà, sense mai eliminar, l'error d'estat estacionari. Un control integral (Ki) tindrà l'efecte d'eliminar l'error d'estat estacionari, però pot resposta transitòria. Un control derivatiu (Kd) tindrà l'efecte d'incrementar l'estabilitat del sistema, reduint el sobrepico, i millorant la resposta transitòria.

Rta a L Cerrado	T.TREPADA	SOBREPICO	T Establecim.	ERROR (SS)
Kp	Baixa	Puja	Poco Camvi	Baixa
Ki	Baixa	Puja	Puja	Elimina
Kd	Poc Camvi	Baixa	Baixa	Poc Camvi

 Aquestes correlacions podrien no ser exactament segures, perquè Kp, Ki, i Kd són dependents entre si. De fet, canviant una d'aquestes variables es pot variar l'efecte de les altres dues. Per aquesta raó, la taula ha de usar-se únicament com a referència quan es determina els valors de Ki, Kp i Kd.

Nosaltres la qual no hem utilitzat a classe és la Ki per que te un marge d'error molt menut el que provoca que el robot no siga fàcil de manipular.

Tot aquest control, algoritmes , equacions, etc, permetexen que el nostre seguidor de linia tinga una gran eficacia ja que en cas de que el robot es desvie de la línea este calcula on pot estar i torna a ella.

Construcció del robot

Construcción del robot

El procés de construcció s’inicià amb la serra eléctrica, varem tallar una làmina roja de poliestilè per fer l’estructura del nostre robotet. La seua característica forma es deu principalment a la búsqueda de la forma aerodinámica i a la disposició que nosaltres pensavem donar-li,  en quant a l’arduino, la batería i els sensors. A continuació va ser el torn de muntar la placa arduino fixà amb dos caragol al la part trasera, cosa que varen fer els de batxillerat , a contenuació triarem els motors, per als cotxes amb placa controladora bona, escollirem els millors al nostre abast, els pololu, mentre que per a les plaques de menys qualitat triarem uns motors del xino. Apegarem els motors , fixarem a la pila per davall de l’arduino amb cinta de doble cara i co´locarem l’interruptor d’arranc .A continuació ens posarem a soldar( quin empastre) amb la protoboard i fixarem els sensors en serie. En col·lcarem 5 per a que l’arduino reconeguera millor on estava la línea i quin era el marge d’error per poder tornar a ella d’una manera més eficaç encara de que sen ixquera. Aquesta placa, com es normal, la posarem a la part d’avantera del robot i d’arrere una roda loca per que els sensors no tocaren el sòl i  tingueren un mal funcionament.

 El “ cervell” del nostre robot, no es altre que la placa arduino que conte la programació i es l’encarregada de de dirigir i fer funcionar la resta de components. Aquesta está conectada a una altra placa contoladora que ho dirigeix tot i aquesta als motos que mouen els cotxe i als sensors, que son els encarregats de controlar la velocitat, la direció , el temps i el sentit del moviment del cotxe. Aquest detecten on hi esta la ratlla mitjançant una leds infrarrojos que envíen llums que reboten contra el sòl i segons el color que siga(la ratlla negra) el sensor detecta un valor un altre , cosa que li pemeteix dirirgit robot. Ademes el 5 sensor de la barra permetixen una major superficie de detecció i fan que el robot inga molt mes ben localitzada la línea i puga seguir i en cas de que ixca puga tornar a ella, cosa que no s’aguera pogut fer amb una dos sensors perqué a la mínima curva tancada el robot pedria la línea i adeu al projecte. I amb tot aquest procés aconseguim el nostre objectiu… Un robot llest per competir al concurs de robòtica d’alcoi i… després d’unes xicotetes millores,  preparat per ser dut a valencia.

Funcionament del Pont en H

Pont en H

Funció:

Permiteix a un motor electric frenar-lo de manera brusca o baix la seua inercia com també girar en ambdos sentit avant i enrere

S’utilitza principalment en convertidors de potencia i  sobretot en robótica.

Composició:

Consta de 4 interruptors que poden ser mecànics o que utilitzen transistors.

Funcionament:

·         Quan l’interruptor S1 i el S4 es  tanquen, el motor gira en avanç,

·         Quan  S2 i S3  es tanquen, el motor gira cap enrere.

 S1 i S2 mai poden tanca-ser a la vegada al igual que S3 i S4 perque açò provocaría un curtcircuit i deixaria de funcionar.

Etapes del funcionament:

S1	S2	S3	S4	Resultat
1	0	0	1	El motor gira en avanç
0	1	1	0	El motor gira en retroces
0	0	0	0	El motor es para baix la seua inercia
1	0	1	0	El motor frena (fast-stop)

Els dos estats bàsics del circuit.