Diseño y construcción de un péndulo invertido rotativo como herramienta de investigación y desarrollo para el laboratorio de sistemas dinámicos e ingeniería de control
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Date
2012
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
El péndulo invertido rotativo es un sistema altamente no lineal e inestable, ha sido estudiado ampliamente para probar técnicas de control tanto clásicas como modernas. También se conoce como péndulo de Furuta. K. Furuta fue el inventor del mismo. Es una buena herramienta de enseñanza que permite comprender mejor las técnicas de control usadas en la industria. Es la primera vez que se diseña ésta clase de péndulo en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Industrial de Santander, con el fin de contribuir a una mejor formación del estudiante en el área de la robótica. Es un sistema sub-actuado de dos grados de libertad. Está compuesto por un motor de corriente continua, dos encoders ópticos incrementales y una tarjeta de desarrollo llamada Arduino, basada en un microcontrolador ATmega2560. Se implementó un doble lazo de control PID que permite controlar la posición del brazo y el péndulo en su posición invertida. El sistema es capaz de resistir perturbaciones. Adicionalmente se diseñó un control de auto-elevamiento para el péndulo. Se realizaron pruebas para el controlador PID con el fin de evidenciar el efecto de las ganancias sobre la respuesta en el tiempo del péndulo invertido rotativo en su posición invertida. Cuenta con un módulo LCD que permite visualizar el valor del ángulo del brazo y del péndulo. Se implementó una interfaz con Simulink para ver en tiempo real la posición del brazo y el péndulo. También se diseño un manual de operación para llevar a cabo el experimento.
Description
Keywords
Motor de corriente continua, Encoder óptico incremental, Microcontrolador, Auto-elevamiento, Control PID, Simulink.