Subsistema de control de actuación

para vehículo lanzador

Autor

Ing. Alejandro Javier Sánchez (Veng.SA)

Director del trabajo

Ing. Pedro Martos (FIUBA)

2018

Trabajo Final de la Carrera de Especialización en

Sistemas Embebidos

1

Índice ● Introducción

● Introducción Específica

● Diseño e implementación

● Ensayos y resultados

● Conclusiones

2

Introducción

3

4

Introducción ¿Que es un vehículo lanzador?

5

Introducción ¿Que es un vehículo lanzador?

6

Introducción ¿Qué son los actuadores?

7

Introducción Aplicación en propulsores

8

Introducción

Aplicación en propulsores

9

Introducción

Aplicación en los RCS

10

Introducción Funcionalidades de los actuadores

1) Ignición 1er etapa

2)Meco 1er etapa

3) Separación

4) Ignición 2da etapa

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5) Apertura de cofia 6) Inyección del satélite

Introducción

Funcionalidades de los actuadores

12

Introducción

Desarrollos en Argentina

13

Introducción

Desarrollos en Argentina

● Gran cantidad de actuadores a controlar en el vehículo lanzador.

● Para cada grupo de actuadores se requiere un desarrollo en particular.

● Los costos de desarrollo para un vehículo lanzador son muy elevados para aceptar un desarrollo en particular y por su criticidad.

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Planteo del problema

Introducción

● Aportar a la industria aeroespacial argentina con el desarrollo de un subsistema innovador de control de actuaciones para vehículos lanzadores.

Este desarrollo permite un gran ahorro económico por ser un solo desarrollo flexible que se adapta a diferentes actuadores.

Puede ubicarse en el vehículo para cumplir diferentes funcionalidades.

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Objetivo General

Introducción

Introducción Específica

16

● Se requiere desarrollar un subsistema que pueda controlar diferentes actuadores.

● Poder ser configurado para cada tipo de actuador y para diferentes funcionalidades de secuenciado.

● Deberá recibir comandos de ejecución y cumplir funciones de encendido, apagado y secuenciado sobre los actuadores.

Introducción Específica

Captura de Requerimientos de usuario

17

Introducción Específica

Casos de uso

18

19

Seguridad Misión Negocio

Confiabilidad

Disponibilidad Fiabilidad Seguridad Protección

La capacidad del sistema para proporcionar

servicios cuando son requeridos

Sistemas

críticos

Introducción Específica Sistemas críticos

La capacidad del sistema para proporcionar

servicios especificados.

(tolerante a fallos, prevención de fallos)

La capacidad del sistema para funcionar sin

fallos catastróficos

La capacidad del sistema para

protegerse

a si mismo frente a

instrucciones accidentales

o premeditadas.

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Introducción Específica

Master test plan

Tipos de prueba Los niveles de

prueba

Elección de estrategia de test

Asignación de recursos

Comunicación entre las

disciplinas

Áreas que están involucradas

Master test plan

Introducción Específica

Master test plan

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Diseño del Test de sistemas

Banderas de Salida Estado del Actuador Consumo con Actuador

Encendido

Emin-On

Emin-Off

Emax-On

Emax-Off Encendido Apagado

C < Cmin

C > Cmin

C < Cmax

C > Cmax

x

x x

x

x

x

x x

x x

x x

x

x

Banderas de Salida Estado del Actuador Consumo con Actuador

Apagado

Econsumo-On Econsumo-Off Encendido Apagado C < Cmin C > Cmin

x

x x

X

x

x

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Introducción Específica

Diseño del Test de aceptación

Casos Banderas de Salida Estado del Actuador Sensores Normal-Cerrado/Abierto

Esna-On

Esna-Off

Esnc-On

Esnc-Off

Encendido Apagado SNA-On

SNA-Off

SNC-On

SNC-Off

1

x

x x

x

X

2 x

x x

x

x

3

x x

x

x

x

4

x

x

x

x x

5 x

x

x x

x

6

x x

x

x

x

23

Introducción Específica

Diseño e implementación

24

Diseño e Implementación

25

Arquitectura General

Diseño e Implementación

26

Arquitectura del Firmware

Diseño e Implementación Diseño de detalle de hardware

27

28

Diseño e Implementación

Diseño de detalle de hardware

29

Diseño e Implementación

Diseño de detalle de hardware

Diseño e Implementación Diseño de detalle de firmware

30

Diseño e Implementación

Implementación de hardware

31

32

Diseño e Implementación

Implementación de hardware

Diseño e Implementación

Implementación de hardware

33

34

Diseño e Implementación

Implementación de hardware

Diseño e Implementación

Implementación de hardware

35

36

Diseño e Implementación

Implementación de hardware

Ensayos y resultados

37

Ensayos y Resultados

Pruebas de aceptación

Caso 1 SNA-On SNC-Off

Banderas de Salida Esna-Off Esnc-Off

ok

Estado del Actuador Encendido ok

Sensores Normal-Cerrado/Abierto

SNA-On SNC-Off

ok

Caso 2 SNA-Off SNC-Off

Banderas de Salida Esna-On Esnc-Off

ok

Estado del Actuador Encendido ok

Sensores Normal-Cerrado/Abierto

SNA-Off SNC-Off

ok

Caso 3 SNA-On SNC-On

Banderas de Salida Esna-Off Esnc-On

ok

Estado del Actuador Encendido ok

Sensores Normal-Cerrado/Abierto

SNA-On SNC-On

ok

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Ensayos y Resultados

Pruebas de sistemas

Caso 1 C = 0.8A Cmin = 1A Cmax = 1.8A

Banderas de Salida Emin-On Emax-Off

OK

Estado del Actuador Encendido OK

Consumo con Actuador Encendido

C < Cmin C < Cmax

OK

Caso 2 C = 1.5A Cmin = 1A Cmax = 1.8A

Banderas de Salida Emin-Off Emax-Off

OK

Estado del Actuador Encendido OK

Consumo con Actuador Encendido

C > Cmin C < Cmax

OK

Caso 3 C = 2A Cmin = 1A Cmax = 1.8A

Banderas de Salida Emin-Off Emax-On

OK

Estado del Actuador Encendido OK

Consumo con Actuador Encendido

C > Cmin C > Cmax

OK

39

Conclusiones

40

Conclusiones

Conclusiones generales

Se desarrolló un prototipo de un subsistema capaz de controlar

actuadores en forma individual o en forma secuenciada por

medio de comandos recibidos a través de un bus rs485.

Durante el desarrollo de este Trabajo Final se aplicaron

conocimientos adquiridos a lo largo de la Carrera de

Especialización en Sistemas Embebidos.

41

42

Conclusiones Algunas configuraciones que permite

● Tiempos de perfil de potencia por cada actuador

● Perfil de potencia por cada actuador

● Tabla de consumos máximos/mínimos por actuador

● Constantes de filtro digital

● Cuatro tablas de secuenciado

● Tablas de ajustes de medición de corriente

Para dar continuidad al esfuerzo invertido en el desarrollo del proyecto, se listan a continuación las principales líneas de trabajo futuro con el objetivo de desarrollar un producto final para el lanzador Tronador TIII:

● Agregar otros test en el master test plan.

● Realizar pruebas unitarias a la totalidad de los módulos del firmware.

● Pasar a un sistema operativo de tiempo real certificado.

● Desarrollar un PCB que contenga el microcontrolador TMC570LC43.

43

Conclusiones

Próximos pasos

FIN de la PRESENTACIÓN

Gracias por su atención

¿PREGUNTAS?

Agradecimientos

● A Pedro por sus sugerencias y la suma de sus conocimientos

● A Juan Cruz por su apoyo y plena confianza

● Agradezco a Martín y Juan Pablo que me ayudaron constantemente.

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1. El sistema debe medir el consumo de corriente

2. Encender banderas de alerta si el consumo es superior a valores

máximos extraídos de una tabla.

3. Encender banderas de alerta si el consumo es inferior a valores

mínimos extraídos de una tabla.

4. Encender banderas de alerta si el consumo es superior a un

consumo máximo cuando el actuador esté apagado.

Master test plan Diseño del Test de sistemas Requerimientos

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1. El sistema deberá leer sensores de normal-abierto y normal-

cerrado por cada actuador.

2. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está

encendido y el sensor normal-abierto no indica abierto.

3. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está

encendido y el sensor normal-cerrado no indica cerrado.

4. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está

apagado y el sensor normal-abierto no indica cerrado.

5. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está

apagado y el sensor normal-cerrado no indica abierto.

Master test plan Diseño del Test de aceptación Requerimientos

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Ensayos y Resultados Pruebas de aceptación

Caso 4 SNA-Off SNC-On

Banderas de Salida Esna-Off Esnc-Off

ok

Estado del Actuador Desactivado ok

Sensores Normal-Cerrado/Abierto

SNA-Off SNC-On

ok

Caso 5 SNA-On SNC-On

Banderas de Salida Esna-On Esnc-Off

ok

Estado del Actuador Desactivado ok

Sensores Normal-Cerrado/Abierto

SNA-On SNC-On

ok

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Ensayos y Resultados Pruebas de sistemas

Caso 4 C = 0A Cmin = 0,2A

Banderas de Salida

Econsumo-Off

OK

Estado del Actuador

Apagado OK

Consumo con Actuador

Encendido C < Cmin

OK

Caso 5 C = 0,4A Cmin = 0,2A

Banderas de Salida

Econsumo-Off OK

Estado del Actuador

Apagado OK

Consumo con Actuador

Encendido C > Cmin

OK

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Diseño e Implementación

Implementación de hardware

50