Diseño e implementación de un controlador programable de patrones de movimiento para motores de corriente continua con aplicación en robots y máquinas CNC

Abstract

[ES] En los últimos años, ha habido un gran aumento de los productos de consumo basado en procesadores ARM. Este incremento ha sido motivado por la eficiencia y el bajo costo de estos procesadores, que los hacen adecuados para dispositivos de baja potencia y aplicaciones que no hacen un uso intensivo de la CPU. Por otro lado, la robótica y la industria actual se basa en el uso del motor de corriente continua con escobillas como accionamiento y actuador por excelencia para cualquier proceso de producción. El presente trabajo busca examinar la viabilidad de implementar un controlador discreto programable en un ARM para controlar la posición, velocidad y par de un motor de corriente continua industrial que pueda tener aplicación en robots o cualquier máquina CNC. Este trabajo también tiene la intención de servir como una referencia general para la implementación de controladores discretos abarcando desde la obtención del modelo del proceso (teórica y experimentalmente) hasta la programación y configuración del microcontrolador, pasando por el diseño de distintos tipos de controles y la generación de trayectorias. En concreto, el trabajo realizado implementa un control de posición y velocidad en una STM32F429-DISCOVERY, para un motor Pittman DC040B-2 con encoder incremental y se efectua el seguimiento de trayectorias generadas en un solo eje mediante una plataforma de ensayo y pruebas diseñada para tal efecto.

[EN] During the last years the amount of ARM processor based products in use has increased. This raise has been motivated by the high eficiency and the low cost of its processors, which make them appropiate for low power devices and aplications that do not need an intense CPU use. In addition, present robotic and current industry is based on brushed DC motor as main drive for every production process. The aim of this project is to test the viability of a discrete controller implementation on an ARM Device to control position, speed and torque of an industrial DC motor that could be used on any CNC Machine or robot. This document has also the intention to serve as a general reference for discrete controller implementation, from process model obtaining (theorically and experimentally) to setup and programing of the microcontroller, through different controllers design and trayectory generation. Concretly, the project implements a position and speed control on a STM32F429- DISCOVERY, for a Pittman DC040B-2 motor with an incremental encoder and it makes generated trayectories tracking in just one axis using a test platform designed and developped for this purpose.