Diseño e implementación de un sistema de péndulo invertido para la enseñanza de conceptos de control en ingeniería, a través del método de variables de estado
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2015-11-11
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Duquino Sánchez, Angela Paola (2015). Diseño e implementación de un sistema de péndulo invertido para la enseñanza de conceptos de control en ingeniería, a través del método de variables de estado. https://hdl.handle.net/11349/2740
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Resumen
In this work, we develop a functional prototype of a circular path inverted pendulum. The work has been done as a part of a research project by the researching group IDEAS at Universidad Distrital as a tool for teaching control concepts in the engineering programs. We present the system design and implementation, together with the selection of components and materials to build it. We also present the system dynamics, its linearization and parameters stimation. We describe some controllers design for the prototype, which includes state feedback, type-1 and type-2 fuzzy and CBR interval type-2 fuzzy controllers, and in order to improve the fuzzy controllers performance all their parameters where optimized. Finally, we created a manual, which includes procedures for system maintenance and reparation, and laboratory manuals, where we defined some objectives for the students to achive and, separed from that, the instructor can also count on the expected results of the experiments.
Descripción
En este documento se desarrolla un prototipo funcional tipo péndulo invertido de trayectoria circular, el cual es aportado por el Grupo de Investigación IDEAS de la Universidad Distrital como herramienta para la enseñanza en el área de sistemas de control. Se presentan las ecuaciones que representan la dinámica del sistema, así como el diseño para la implementación tanto electrónica como mecánica del prototipo, la selección de los componentes y materiales a usar para la misma. También, se presenta la caracterización de los sensores y actuadores del sistema, y la caracterización de la planta, la cual se lleva a cabo por medio de la optimización de los parámetros físicos calculados que modelan el comportamiento del sistema, comparando las variables del modelo de simulación y los datos obtenidos de la implementación del sistema. De igual forma, se presentan los resultados de las estimaciones realizadas, que corresponden al modelo dinámico del prototipo implementado. Se describe el diseño de un controlador por la técnica de variables de estado y el diseño de controladores difusos tipo 1 y tipo 2, de esta manera, se crean guías de laboratorio para el trabajo con el prototipo en el área y un manual de usuario, mantenimiento y reparación del mismo.