OA4COX Radioaficionados y TICs: Proyectos

PROYECTO 4 - SFJ 2015 - 4to Prim. - Daniel Flores

PROYECTO 1 - UTP 2015-3 :

INFORME

Titulo Proyecto

“Diseño y Desarrollo de un Sistema de Control de posición de un Prototipo de Vuelo Vertical con medición de Velocidad y Temperatura”

Objetivo General

El objetivo principal del presente trabajo es el desarrollar un prototipo de vuelo vertical, necesaria a la aeronavegación, que sirva como unidad de elevación o “levitación controlada” la que posteriormente podrá estar ser destinada a la elaboración de un vehículo dron o mini helicóptero que sirva al transporte, usos fotográficos o de entrenamientos.

Objetivos Específicos

Dentro de los objetivos específicos que se espera obtener podemos mencionar los siguientes:

· Adquirir y visualizar mediante formas de onda, las características de control de su motor, hélice y cantidades de energía a utilizar según los niveles de elevación.

· Procesar y cuantificar los limites respecto de los diferentes factores que intervienen en la experiencia con las perturbaciones como la altura, el viento, la gravedad, el peso, entre otros. Comparar las diferentes formas de señal inyectadas con otras formas de control electrónico.

· Visualizar los rangos máximos, mínimos y normales de las variables de control comprometidas así como las de potencia de motor, tensiones, corrientes y frecuencias de uso, a fin de optimizar el control perfecto de dicha unidad.

Metodología

Fundamentos Teóricos”

Un prototipo de vuelo vertical o dron es una aeronave que es sustentada y propulsada por uno o más rotores horizontales. Su principal ventaja viene dada por el rotor, que proporciona “sustentación” sin que la aeronave se esté desplazando. Esto permite realizar despegues y aterrizajes verticales sin necesidad de pista. Para su construcción “el diseñador debe escoger un tipo de controlador que con la selección adecuada de los valores de sus elementos satisfacerá todas las especificaciones de diseño. Los ingenieros normalmente establecen que uno escoge el controlador más simple que cumpla con todas las especificaciones de diseño. En la mayoría de los casos, mientras más complejo sea un controlador, es más costoso, menos confiable, y más difícil de diseñar”[¹]. “En el campo de los sistemas para control de procesos los esquemas de control PID básicos y modificados han demostrado su utilidad para aportar un control satisfactorio” [²]. Un punto de partida para la creación de cualquier unidad de vuelo vertical es precisamente este trabajo.

Describir los “materiales y equipos” necesarios para alcanzar los objetivos y resultados

Para el desarrollo del trabajo en las diferentes etapas emplearemos diferentes equipos y materiales entre las que tenemos

- Instrumentos de medición: Osciloscopio, Voltímetro, Amperímetro, Capacímetro y frecuencímetro, para la medición directa o indirecta de las diferentes variables que requiera nuestra experiencia.

- Materiales a utilizar :

- Herramientas de apoyo: unidad protoboard, alambres para continuidad y pruebas, Alicates de punta, corte y presión, desarmadores, martillos, tijeras, cuchillas, taladro, caladora, pulidora, alambres.

- Dispositivos electrónicos como: transistores, resistencias, diodos, amplificadores operaciones, circuitos integrados, circuitos lineales, tiristores, etc.

- Otros implementos: reglas, escuadra, mesa y soportes de apoyo, varillas de sujeción, remaches y sujetadores plásticos, pegamentos.

Proceso y Diagrama de Bloques.

Básicamente podemos ver que se trata del uso de un control de lazo cerrado en donde la referencia es el nivel seleccionado de altura en el potenciómetro, que en este caso viene a ser el “set point” del sistema.

El controlador es el circuito electrónico PID que al recibir la señal de referencia envía un voltaje al actuador que en este caso es el motor que gira las hélices de nuestra unidad de vuelo ascendente. Como planta puede considerarse la unidad total que se transporta y eleva, en este caso la hélice o rotor, el motor y cualquier unidad adicional que pueda sumársele como los cables eléctricos, de seguridad o un ambiente pequeño donde puedan caber paquetería u otros objetos a transportar. El lazo cerrado del diagrama lo conforma otro potenciómetro y su circuito acoplado al rotor y que funcionan como sensor, con ellos se sensa el error entre la señal leida del motor y la señal de entrada inicial o set point.

Diagrama de Bloques Circuital : Controlador en lazo cerrado del Prototipo de Vuelo Vertical

Resultados esperados

Una vez concluido el desarrollo del prototipo propuesto en el presente perfil se pretende obtener los siguientes resultados:

· Obtención del nivel de altura del prototipo al mismo nivel indicado por el set point inicial

· Obtención y medición de una señal obstáculo la cual pretenda simular los efectos obstructivos o contrarios al nivel del set point anterior

· Análisis de los datos de tensión, corriente y frecuencia que sirvan para determinar el objetivo de control de del proyecto y otros de mayor envergadura.

· Exhibición de lo rangos mínimos o máximos de altura y tensión al perturbar el prototipo.

· Validación del prototipo en un espacio unidimensional para pruebas posteriores para dos dimensiones adicionales.

Referencias

[²] Katsuhiko Ogata, Edic. Editorial Person. Pag. 567

[¹] Kuo C, Benjamin, Edic. Editorial Prentice Hill Hispanoamerica SA, pag 670, 7ma edición

CRONOGRAMA DEL PROYECTO

GRUPO 2