Puente grúa 3D
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.
A continuación exponemos algunos de los subproblemas de control, de menor a mayor complejidad que ofrece el diseño de un puente grúa 3D
Control de elevación de la carga
El control de elevación de la carga es uno de los problemas de control menos complejos. El objetivo principal es elevar cargas a una altura determinada. En su forma más sencilla el problema se reduce a un control de posición y velocidad de un servo, con un par de carga fijo. Este problema puede complicarse en función de las exigencias planteadas al sistema:
- Incrementar al máximo la velocidad de ascenso (mejora de la productividad) manteniendo en niveles tolerables las acciones de control (consumos), la tensión del cable, etc.
- Inmunidad a cargas variables (par senoidal debido al balanceo, cargas de distintos pesos, etc.)
Control de balanceo en 1-D
Control de balanceo en 1-D + control de posición del puente
Control de balanceo en 2-D + control de posición XY del puente
Control de balanceo en 2-D + control de posición XY del puente
Control de balanceo + control de posición + elevación de la carga
Enlaces
En los siguientes vídeos puede verse una idea muy clara de los objetivos perseguidos:
