Control of a single degree of freedom helicopter

Abstract

El presente proyecto continua el trabajo iniciado por E. Azcona [1] sobre el control de una maqueta de un grado de libertad. Dicho objetivo se aborda desde una nueva perspectiva, ya que la función de transferencia se obtiene mediante la identificación de la planta, con datos de las señales de entrada y salida, resultado de diferentes ensayos, en lugar de la aplicación de leyes f´ısicas. Para lograr dichos objetivos se trabaja en primer lugar el funcionamiento en lazo abierto del sistema. Para ello se realiza el cambio del sensor y se emplea otro cuya resolución y requerimiento de velocidad de lectura se adecuen a las del problema. Además, se estudia qué microcontrolador, entre los ofertados en las placas Arduino, ofrece unas prestaciones que se adecuen a las necesidades del problema planteado. Por otra parte, se desarrolla un código que permita la correcta lectura del encoder, la generación de una señal PWM con una resolución suficiente y el muestreo exacto de las señales de entrada y salida. Tras la identificación de la planta, se comprueba el comportamiento del sistema en lazo cerrado y la respuesta obtenida con el uso de diferentes controladores. Se observa la variaci´on en las oscilaciones y la velocidad del sistema en función de la posición, quedando verificada la no linealidad del mismo

The current thesis continues with the projected about the control of a mockup with a single degree of freedom started by Azcona [1]. This same objective is addressed from a new perspective, as the transfer function will be obtained by the identification of the plant, based on input-output data obtained from di↵erent tests, instead of applying basic physical laws. In order to reach the objectives, the first step is to obtain the open loop functioning of the system. To this end, it is necessary to include a new encoder, that meets the needs for su"cient resolution and suitable requirement of reading speed of the problem. Besides, the di↵erent microcontrollers o↵ered in Arduino boards were considered, in order to see which of them is more appropriate for the requirements of the posed problem. Additionally, a coder that allows a correct reading of the encoder, the generation of a PWM signal with a high enough resolution and the exact sampling of input-output signals is developed. After performing the identification, di↵erent controllers were proved in a closed loop configuration. It is possible to observe the variations in oscillation and system velocity depending on the position, validating the expected non linearity of the system