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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dc.contributor.advisorBorras Pinilla, Carlos
dc.contributor.authorMartínez Villamizar, Jhair Oswaldo
dc.date.accessioned2024-03-03T19:34:07Z
dc.date.available2012
dc.date.available2024-03-03T19:34:07Z
dc.date.created2012
dc.date.issued2012
dc.description.abstractEl 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.
dc.description.abstractenglishThe rotary inverted pendulum is a highly nonlinear and unstable system. It has been widely studied for testing classical and modern control techniques. It is also known as Furuta pendulum. K. Furuta was who invented. It is a good teaching tool which allows to get a better understanding about control techniques used at industry. This is the first time this kind of pendulum is designed and built in Mechanical Engineering School in Universidad Industrial de Santander. The purpose is to contribute to students training at robotic field. It is an underactuated system of two degrees of freedom. The inverted pendulum is made up by a DC motor, two optical incremental encoders and an open source board based on an Atmega2560 microcontroller. A double PID control loop was implemented, which allows to control arm position and the pendulum on its inverted position. The system is able to overcome external disturbances. In addition, a swing up control was designed. Controller tests were made with the purpose of analyzing the time response effects of control gains over the pendulum on its upright inverted position. An LCD module allows visualize arm and pendulum angle values. A Simulink interface was implemented to watch real time arm and pendulum position. A user guide also was made to carry out the experiment.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Mecánico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/27313
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectMotor de corriente continua
dc.subjectEncoder óptico incremental
dc.subjectMicrocontrolador
dc.subjectAuto-elevamiento
dc.subjectControl PID
dc.subjectSimulink.
dc.subject.keywordDC motor
dc.subject.keywordOptical incremental encoder
dc.subject.keywordMicrocontroller
dc.subject.keywordSwing up
dc.subject.keywordPID control
dc.subject.keywordSimulink.
dc.titleDiseño y construcción de un péndulo invertido rotativo como herramienta de investigación y desarrollo para el laboratorio de sistemas dinámicos e ingeniería de control
dc.title.englishDesign and construction of a rotary inverted pendulum as a researching and developing tool for dynamic systems and control engineering laboratories
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Ingeniería Mecánica