Implementación de controladores en sistemas retroalimentados usando electrónica embebida y simulación Hardware in the Loop

El siguiente proyecto presenta una metodología Hardware In the Loop (HIL) para el diseño y prueba de controladores embebidos sobre FPGA. Las etapas comprendidas involucran la obtención del modelo matemático del sistema dinámico, análisis de la respuesta ante una entrada escalón unitario, establecimiento de criterios de diseño, diseño del controlador, simulación del control y la planta, desarrollo del controlador en VHDL, simulación HIL, implementación y validación. Esta metodología permite detectar errores o problemas en el diseño o implementación del controlador embebido haciéndolo creer que está interactuando con la planta existente cuando en realidad se trata de un modelo simulado corriendo en tiempo real. Para realizar la validación de la metodología se emplean dos prototipos de planta, la primera corresponde a un filtro activo de orden dos en el cual se controla el nivel de salida. En este modelo se conoce el valor de los componentes con que fue construido el sistema, permitiendo un modelamiento analítico con ecuaciones que describen fielmente su comportamiento. El segundo prototipo es un levitador neumático, para este caso el modelo analítico es complejo y algunas variables físicas son desconocidas, sin embargo, se incluye en la metodología el uso de la herramienta de identi ficación de sistemas IDENT de Matlab para encontrar el modelo matemático que se aproxime a su comportamiento. En ambos casos el uso de la FPGA es de gran importancia, al permitir la implementación del control y la simulación de la planta en tiempo real como circuitos independientes