Ball and Beam

Hola muy Buenos días  :)

Aquí me tienen nuevamente con otra entrada muy interesante, para la implementación del proyecto, utilizamos la tarjeta de Arduino Uno. 

Espero que sea de su interés y claro lo mas importante, que les sea de gran utilidad para la realización de algún trabajo similar :) 

Ball and Beam

El sistema de ball and beam (bola y viga) es uno de los sistemas mas importantes para el estudio de los sistemas de control. Muchos métodos de control clásico y moderno se han utilizado para estabilizar el sistema de ball and beam. 

Una bola se coloca sobre una viga (figura siguiente), donde se le permite rodar con 1 grado de libertad a lo largo de la longitud de la viga. Un brazo de palanca esta unido a la viga en un extremo y del otro extremo un servomotor. A medida que el servomotor gira en un ángulo , la palanca cambia el ángulo de la viga por un ángulo  .

Cuando el ángulo se cambia desde la posición horizontal, la gravedad hace que la bola ruede a largo de la viga.

Sistema Ball and Beam

Material

Arduino Uno

Servomotor


* Un balin (tamaño pequeño)

* Una viga (yo adapte dos reglas pequeñas pegandolas de los costados con forma de V)

Una vez explicado como funciona el sistema ball and beam, procedo a mostrarles el código implementado en Arduino.

Código Arduino

//Programa Ball and Beam

//Adriana Manzanárez 

///////////////////////////////

  #include <Servo.h>

  Servo myservo;                      // Creamos el objeto servo.

  const int numReadings = 15;

  int readings[numReadings];

  int index = 0;

  int total = 0;

  int input = 0;

  int angle = 0;                           //Variable del servomotor.

  int kp= 10;//2.4                       //Ganancia Proporcional

  float ki = 3.3;//1.7 - 2.4            //Ganancia Integral

  float kd = 17;  //3.3 -2.6          //Ganancia Derivativa

  float Pterm = 0; 

  float Iterm = 0; 

  float Dterm = 0; 

  int t = 10;

  int error = 0;

  int setpoint = 0;

  float val_1 = 0;

  float val_2 = 0;

  float delta = 0;

  float aceleracion = 0;

  

  int inputPin = 0;                        // Declaramos la entrada analogica

  

    void setup(){

      //Serial.begin(9600);

         for (int thisReading = 0; thisReading < numReadings; thisReading++ )

         readings[thisReading] = 0;

         myservo.attach(9);

   }

    void loop(){

   val_1 = analogRead(inputPin); //Lee el valor del pin analogico

   val_1 = map(val_1,77, 810, -366, 3669)   ; // 0, 1023, 0, 17//77, 810, -366, 366

   delay(t);

   val_2 = analogRead(inputPin); //Lee el valor del pin analogico

   val_2 = map(val_2,77, 810, -366, 366)   ;   

   delta = delta + val_2 - val_1;       //Se calclula la posición de delta.

   aceleracion = delta/t;       //Se calcula la aceleración del balin 

  

   total = total - readings[index];              // Sustrae la última posición

   readings[index] = analogRead(inputPin);       // Es leido desde el sensor

   total = total + readings[index];              //Agrega la siguiente posición.

   index = index + 1;                            //Establece la siguiente posición.

   if (index <= numReadings)

   index = 0;

   input = total/numReadings;                          //Calcula el promedio

   

   input = map(input, 77, 810, -366, 366);        //Se crea una regresión lineal. 

   error = input - setpoint;                               // Calculamos el error.

   

   Pterm = error * input;                      //Calculamos el valor proporcional

   Iterm = input;                                  //Calculamos el valor integral.

   Dterm = aceleracion;                       // Calculamos el valor derivativo.

   

  angle = (kp*Pterm) + (ki*Iterm) + (kd*Dterm); //Multiplicamos el controlador PID con las   ganancias del PID

   angle = map(angle, -366, 366, 100, 125);

   

   Serial.print ("Pocisión del Balin = ");

   Serial.print (input,DEC);

   Serial.print ("Ángulo del Servomotor = ");

   Serial.print (angle,DEC);

   Serial.print ("Error = ");

   Serial.print (error,DEC);

   

   myservo.write(angle);

   delay(t);

  }

Dejen comentarios si tienen alguna duda o sugerencias :)  Muchas gracias por leerme!!! <3

Que tengan un gran día

   .

-La única diferencia entre un buen y mal día es tu actitud.-Dennis S. Brown.