Controlador lqr para un prototipo real de péndulo invertido

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dc.contributor.advisorAlzate Castaño, Ricardo
dc.contributor.authorAmaris De Arco, Aida Zaray
dc.contributor.authorBenavides Robles, Maria Torcoroma
dc.date.accessioned2024-03-03T22:44:27Z
dc.date.available2016
dc.date.available2024-03-03T22:44:27Z
dc.date.created2016
dc.date.issued2016
dc.description.abstractEl presente proyecto de grado aborda el diseño y la implementación, por simulación y en hardware, para una estrategia de control LQR (Linear Quadratic Regulator) que regula hacia el equilibrio en el origen, en otras palabras, hacia cero, el estado de un sistema de péndulo invertido traslacional. Se realiza la adecuación e instrumentación de un mecanismo de traslación acoplado a un vástago. Posterior a esto se obtienen las ecuaciones dinámicas que determinan el modelo matemático del sistema y se desarrollan rutinas experimentales y numéricas para determinar el conjunto de parámetros que mejor se ajustan al comportamiento del modelo. Con esta información se procede a realizar el cálculo y simulación para la ganancia de realimentación de estados óptima (LQR) que regula el sistema hacia el equilibrio, minimizando un índice de desempeño cuadrático. Finalmente, se realizan pruebas en laboratorio sobre el prototipo construido, permitiendo observar un comportamiento oscilante alrededor de la condición deseada de equilibrio como consecuencia de fenómenos de saturación asociados a problemas de escalado de señales en los algoritmos de proceso de datos y limitaciones físicas del mismo (ejecutados en un Microcontrolador Arduino de 8 bits). Como trabajo complementario se incluye el rediseño de los algoritmos de control a partir de un sistema embebido apropiado para explotar los recursos del hardware de proceso disponible.
dc.description.abstractenglishLqr controller for a real prototype of inverted
dc.description.degreenameIngeniero Electrónico
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/20.500.14071/35098
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
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.subjectControl Lqr
dc.subjectÍndice De Desempeño Cuadrático
dc.subjectImplementación Hardware
dc.subjectPéndulo Invertido Traslacional
dc.subjectMicrocontrolador
dc.subject.keywordThis work presents the design and implementation in both
dc.subject.keywordsoftware and hardware
dc.subject.keywordof a linear quadratic regulator (LQR) controller
dc.subject.keywordwhose objective is to balance a translational inverted pendulum. Balance is achieved at the origin (i.e. when the shaft is standing upright). A translational mechanism
dc.subject.keywordcoupled to a rotating shaft
dc.subject.keywordhas been conditioned and instrumented. Furthermore
dc.subject.keywordequations for the dynamics of the system are derived in the following way: a free body analysis is carried out for each component separately (i.e. shaft and car)
dc.subject.keywordand then merged together to derive a single model. Parameter identification is performed through experimental and numerical routines. Using the above
dc.subject.keywordoptimal state-feedback gains are calculated and simulated via minimization of a quadratic performance index. Finally
dc.subject.keywordexperiments carried out on the prototype
dc.subject.keywordshowed oscillations around the desired equilibrium values (i.e. around zero). This is due to saturation phenomena when scaling data signals and because of physical limitations of the system (8 bit Arduino Microcontroller). Thus
dc.subject.keywordand even though simulations evidenced a performance gain by using the LQR controller
dc.subject.keywordit was not possible to validate this claim experimentally. Future work should focus on a careful redesign of signal processing routines to better exploit the capabilities of the embedded system.
dc.titleControlador lqr para un prototipo real de péndulo invertido
dc.title.englishLqr Controller, Quadratic Performance Index, Hardware Implementation, Translational Inverted Pendulum, Arduino Microcontroller.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
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Ingeniería Electrónica