Diseño, implementación y control de un péndulo invertido como plataforma de ensayo para diferentes estrategias de control

Abstract

Un péndulo invertido es un sistema en el cual hay una barra perpendicular hacia arriba conectada por un pivote a un carro, este pivote le permite oscilar sobre el carro. Este tipo de sistemas son usados comúnmente para evaluar las trayectorias que generan los movimientos parabólicos y por ende emular el funcionamiento de proyectiles, barcos y satélites. Este trabajo se enfoca en la implementación de un péndulo invertido simple, su interfaz gráfica y electrónica. Se hace uso de un software CAD para hacer el diseño mecánico y simular el comportamiento del sistema. Se usan diferentes sensores y actuadores para la implementación, así como un sistema de desarrollo (ARDUINO) que sirve como tarjeta de adquisición de datos. Para verificar el funcionamiento se implementan dos tipos de controladores en Simulink y se prueban en el sistema real y en simulación. Se comparan los tiempos de estabilización del sistema tanto en simulación como en la planta para los diferentes controladores. A partir de los resultados se observó que el sistema real y simulado alcanza la estabilidad en aproximadamente 2 segundos. Se implementó un péndulo invertido como estrategia de enseñanza para diferentes técnicas de control, realizando un diseño CAD para obtener un diagrama de la planta y con base en este se construyó el modelo físico además se diseñó una interfaz gráfica en la que se visualizan en tiempo real cada una de las variables relevantes del sistema con el fin de que dicha planta pueda ser usada para prueba de estrategias de control.