Algoritmo de control para robot rastreador: control combinacional y secuencial
Estudio del algoritmo de control de un robot didáctico rastreador
Algoritmo: conjunto finito de instrucciones paso a paso que sirven para ejecutar o resolver un problema. Nos da la solución genérica de un problema y lo podemos utilizar todas las veces que se presente ese mismo problema. El desarrollo del algoritmo lo realizamos a partir de dos tipos de control: combinacional y/o secuencial.
Control combinacional
En el control combinacional las salidas (motores) dependen únicamente del estado combinatorio de las entradas (sensores).
Variables de entrada: son las que proporcionan información en forma de señales de control o detección; en este caso llamaremos variables de entrada a los sensores que detectarán la línea blanca: SI (sensor izquierdo) y SD (sensor derecho).
Variables de salida: son los actuadores que queremos hacer funcionar y que darán movimiento al robot; en el robot serán los dos motores: MI (motor izquierdo) y MD (motor derecho).
Recordad que, en un sistema combinacional formado por 2 variables de entrada, el número de combinaciones posibles viene dado por 2n, donde n es el número de variables de entrada; con n = 2, 2n = 4 combinaciones o estados. A fin de exponer de una forma ordenada y sistemática la información del sistema de control, se utiliza la conocida tabla de la verdad.
La tabla de la verdad está formada por las columnas correspondientes a las variables de entrada y las variables de salida que intervienen en el sistema de control combinacional que queremos estudiar.
- Columnas de entrada: SI y SD. En estas columnas se expresan de forma binaria y ordenada por filas las combinaciones que se pueden producir: 00, 01, 10, 11. Son los estados correspondientes a la detección de los sensores de la línea.
- Columnas de salida: MI y MD. En estas columnas queda reflejado el funcionamiento que se desea obtener, de activación o de parada de las diferentes salidas (motores).
Una vez que se ha obtenido la función lógica (algoritmo) que hace funcionar los dos actuadores del robot, se ha de implementar con alguna solución tecnológica. Algunas de las opciones tecnológicas se pueden implementar con:
- Funciones o puertas lógicas.
- Diagrama de contactos.
- Instrucciones lógicas programables.
Las instrucciones lógicas programables se utilizan para programar algunos autómatas programables (PLC) y para implementar cualquier función lógica.
Control secuencial
Hablamos de control secuencial cuando las salidas (motores) dependen de las entradas (sensores), del estado del sistema y de su evolución; es decir, dependen también de las propias variables de salida. Las funciones resultantes no dependen exclusivamente de las variables de entrada: el valor de las señales de salida en un instante determinado puede depender del valor de las señales de salida en un momento anterior.
Cuando las señales de entrada varían, el valor de salida también varía, dependiendo de la función o expresión lógica. Ahora bien, en algunas aplicaciones es necesario que el valor de la señal de salida no dependa solo de las entradas de ese mismo momento, sino que también tenga en cuenta el valor que han tenido las entradas anteriormente. Estos circuitos son aquellos en los que una misma combinación de entradas puede dar lugar a un diferente estado de las salidas. Se denomina lógica secuencial o circuitos secuenciales.
Actuadores: motores y preactuadores
Un motor es un dispositivo actuador que, como su nombre indica, actúa sobre el sistema de automatización y realiza las acciones que queremos que se ejecuten, como por ejemplo mover una cinta transportadora, hacer subir o bajar un ascensor, etc.
Un preactuador es el elemento que hace que se ponga en funcionamiento el actuador y que, por tanto, se pueda conectar a la caja de control. No podemos poner en funcionamiento un motor de potencia elevada directamente desde un pulsador; hace falta un elemento intermedio preactuador, como puede ser el contactor.
Resumen de conceptos clave
- Algoritmo: instrucción paso a paso para resolver problemas de control.
- Control combinacional: salidas dependientes únicamente de entradas actuales.
- Control secuencial: salidas dependientes de entradas y del historial/estado del sistema.
- Tabla de la verdad: herramienta para representar todas las combinaciones de entradas y las salidas asociadas.
- Implementación tecnológica: puertas lógicas, diagrama de contactos, PLC e instrucciones lógicas programables.
- Actuadores y preactuadores: motores realizan la acción; preactuadores (por ejemplo contactores) permiten el control seguro de motores de potencia.