Desarrollo de un simulador dinámico para el ensayo de alternativas de control multivariable

Abstract

Un simulador es un programa informático que permite crear una imitación del comportamiento de un proceso físico real a lo largo del tiempo. La utilización de simuladores en ingeniería tiene un gran número de ventajas en comparación con otras metodologías como son la reducción de costes y tiempo. Este Proyecto de Fin de Grado ha llevado a cabo la creación de un simulador de un
dispositivo móvil con cuatro grados de libertad y un controlador multivariable que permite la realización de pruebas de control con el primero. Para la realización de este proyecto se ha utilizado una metodología a medio camino entre las metodologías ágiles y las convencionales denominada metodología basada en prototipos desechables o throwaway prototyping en inglés. Esto ha sido así para que a la vez que se realizaba el proceso de elicitación de requisitos y el diseño de la arquitectura, se pudiera construir un pequeño prototipo con funcionalidad mínima para facilitar la comprensión del marco teórico del proyecto. Una vez los requisitos y el diseño del proyecto
tuvieron la suficiente madurez se desechó el prototipo y se comenzó la implementación final desde cero. Tras la finalización del proyecto el sistema desarrollado está compuesto por: un simulador dinámico fácilmente reconfigurable; un controlador de velocidad multivariable; cuatro simuladores de motores ideales, que se encargan de producir la fuerza y el torque necesarios para mover el vehículo y una sonda que permite verificar el comportamiento del sistema. Además, se ha planteado un conjunto de pruebas que permiten obtener un nivel de
confianza aceptable en relación con el buen comportamiento del sistema.
Abstract:
simulator is a computer program which allows the imitatation of the behaviour in time of a real physical system. The use of simulators during the engineering
process has a number of advantages over other methodologies such as the reduction of costs and time of development. This bachelor’s degree thesis has carried out the creation of a four degrees of freedom dynamic simulator and a multivariable controller which allows the execution of control tests with the former. The methodology followed during the execution of this project is called throwaway prototyping or rapid prototyping. This is a methodology halfway between conventional
and agile approaches. The advantage of throwaway prototyping is that it allows the implementation of a small prototype with a bare minimum of functionality that facilitates the understanding of the theoretical framework of the project while, in parallel, the elicitation of requirements and the high-level design are perform. Once these latter were considered mature enough, the prototype was discarted and the final implementation
started. After the development was concluded the system was composed of: an easily reconfigurable dynamic simulator, a multivariable speed controller, four ideal motors simulators which produce the force and torque needed to move the vehicle and a probe that allows the verification of the behaviour of the system. In addition, a set of tests was conducted that allows the procurement of an acceptable degree of confidence in the correct behaviour of the simulator.