Desarrollo e implementación del sistema de control de bajo nivel de un robot 4WD para ambientes frutícolas

Abstract

En el presente trabajo se muestra el proceso de diseño e implementación de un sistema de control de velocidad. Este se realizó sobre las cuatro ruedas de un vehiculo 4WD (Four Wheel Drive), proporcionado por el grupo de investigación de vehículos y sistemas inteligentes (GIVSI). Para la realización de dicho sistema de control, se procedió en varias etapas. Inicialmente se identificó la planta (conformada por motor, engranaje, rueda y encoder), la cual luego se discretizó. A partir de la versión discreta, se diseñó el controlador. Luego se diseñó y fabricó una placa PCB, que contiene todos los componentes necesarios para implementar el controlador. Posteriormente se diseñó un software que se ejecuta en la misma. Dicho software fue realizado a partir de un RTOS, en el que se ejecutan todos los sistemas de control y además, implementa el protocolo de comunicación Modbus. Se plantea el sistema como un esclavo Modbus, al cual se le indican las señales de referencia y se le puede consultar el estado de las variables medidas. Seguido de esto, se realizó una estimación de la capacidad de las baterías con las que cuenta el vehículo, a modo de verificar el estado en el que encuentran. Además, se busca que el software sea robusto, por lo que se implementaron estrategias como control de errores, tiempos máximos de rutinas, WDT (Watch Dog Timer), tensión de bus mínima de funcionamiento, entre otras cosas. Por último se integraron todos los componentes del sistema en el vehículo y luego se realizaron pruebas experimentales, a modo de validación del trabajo.

This work shows the design and implementation process of a speed control system. This is done on the four wheels of a 4WD vehicle (Four Wheel Drive), provided by the vehicles and intelligent systems (GIVSI) research group. To create the control system, it proceeds in several stages. First, the plant (consisting of motor, gear, wheel and encoder) is identified, it is discretized and the controller is designed. A PCB board is then designed and manufactured, containing all the necessary components to implement the controller. Software is designed to run on it. This is done from an RTOS, in which all the control systems are executed and also implements the Modbus communication protocol. The system is considered as a Modbus slave, to which the setpoint signals are indicated and the measured variables can be consulted. An estimation of the batteries capacity that the vehicle has is made, in order to verify the state in which they are found. In addition, the software is intended to be robust, so strategies such as error control, maximum routine times, WDT (Watch Dog Timer), minimum operating bus voltage, among other things, are implemented. Finally, all the components of the system are integrated into the vehicle and then experimental tests are carried out, as a proyect validation.