Puente grúa 3D
Tabla de contenidos |
Introducción y objetivos
El objetivo principal del proyecto propuesto consiste en servir como base para una enseñanza basada en proyectos de diversas disciplinas de Mecatrónica.
Problemas y retos que plantea
El diseño de un puente grúa plantea multitud de problemas, en todas las ramas de la Mecatrónica, incluyendo, por ejemplo, el control del movimiento para amortiguar el balanceo de la carga, control secuencial y planificación de tareas, instrumentación, construcción mecánica y diseño de estructuras.
Todos estos problemas, además están fuertemente acoplados.
- Las interacciones entre los modos flexibles en la estructura y el balanceo de la carga. El sistema de control del balanceo permite modificar la dinámica de oscilación de la carga, convirtiéndolo en un factor de diseño.
- Una planificación de secuencias eficiente plantea exigencias en el sistema de control, tales como el control simultáneo de dos o más movimientos (por ejemplo, elevación de la carga y desplazamiento manteniendo el control del balanceo) o el seguimiento de trayectorias predefinidas.
- Los sensores y la instrumentación electrónica influyen en el lazo de control (ruidos, precisión, ancho de banda de los sensores y actuadores, etc.).
Problemas de control
El problema del puente grúa 3D tiene un gran interés docente por dos razones fundamentales: permite un enfoque multinivel (puede abordarse en partes o subproblemas más sencillos) y por otra da soporte a una gran variedad de conceptos de control de sistemas que por sí solos permiten cubrir un curso avanzado de control. Algunos de los problemas de control que ofrece el diseño de un puente grúa 3D son:
- el control de elevación de la carga
- el control de la posición XY de la carga
- así como el control del balanceo (tanto en una dirección como en las dos posibles direcciones en las que puede balancearse)
Estos problemas pueden tratarse individualmente para el aprendizaje, o más en profundidad, considerando el control simultáneo de dos o más de ellos, lo que lleva a problemas nuevos como el control multivariable al tratarse problemas acoplados.
Control secuencial
El puente grúa 3D admite también plantear escenarios en los que una adecuada planificación de las secuencias es imprescindible. Algunos ejemplos:
- Realización de tareas por lotes (ej. mover conjuntos de piezas).
- Selección de trayectorias óptimas (ej. orientadas a la mejora de la productividad).
- Seguridad (protocolos de seguridad, tiempos de espera, modos de funcionamiento de emergencia y mantenimiento, etc.).
Sensores
Enlaces
En los siguientes vídeos puede verse una idea muy clara de los objetivos perseguidos:
- Video de modelo de puente grúa 3D (operación)
- Video de modelo de puente grúa 3D (control de balanceo de la carga)
Ejemplo de control de péndulo
En la página Simulación interactiva de un péndulo en Matlab puedes ver otras configuraciones del péndulo y el control (por ejemplo, control del péndulo invertido)
