Desarrollo de un péndulo invertido auto balanceado con fines académicos: variante esfera-viga

Abstract

El control de posición de un péndulo invertido es un problema típico que se usa en el estudio de sistemas de control debido a su riqueza dinámica, su facilidad de construcción, permisividad para la implementación práctica de distintos métodos de control y su importancia en sistemas reales como los medios de transporte auto balanceados. En este trabajo se propone una variante del péndulo invertido que consiste en el balance de una viga a partir del movimiento rotacional de un motor con el objetivo de mantener equilibrada una esfera. El diseño conlleva la elección de componentes claves del sistema según la configuración a utilizar, la disponibilidad de los materiales, los sensores, y elementos para recepción de datos y algoritmos de control. Además, se presenta el diseño electrónico y físico, el ensamblado del hardware y la experimentación del sistema.

The position control of an inverted pendulum is a typical problem used in the the study of control systems due to its dynamic richness, ease of construction, permissiveness for the practical implementation of control methods and its importance in real systems such as self-balanced modes of transport. In this report a variant of the inverted pendulum is proposed, this variant consists of the balance of a beam, with the objective to maintain a sphere balanced with the rotational movement of a motor. The design involves the choice of key components of the system according to the configuration to be used, the availability of materials, sensors, and elements for data reception and control algorithms. In addition, the electronic design, physical design, hardware assembly and the experimentation of the system are presented.