Desarrollo de un péndulo de Furuta
Resumen
En este artículo se describe la metodología empleada para el desarrollo e implementación de un péndulo rotacional invertido, mejor conocido como péndulo de Furuta. La finalidad de este proyecto es apoyar el aprendizaje de estudiantes de Ingeniería Mecatrónica, Mecánica y Eléctrica, en la introducción al control de sistemas subactuados. El péndulo de Furuta consta de un brazo que rota en el plano horizontal, montado sobre la flecha de un motor de CD, y una varilla que rota en el plano vertical, montada en un extremo del brazo horizontal. La estructura del péndulo rotacional invertido fue diseñada empleando el software de modelado en 3D SolidWorks y para su construcción se empleó acero inoxidable y acero galvanizado. Para controlar el péndulo de Furuta se empleó el método de control PID. Para facilitar la sintonización del controlador se elaboró una interfaz gráfica en MATLAB, la cual que permite al usuario observar la respuesta de una planta ante cambios en las ganancias de los parámetros PID. La finalidad del algoritmo de control es mantener la varilla del péndulo en posición vertical hacia arriba, con oscilaciones mínimas o ninguna. Para su implementación se diseñó y construyó una tarjeta de control basada en el PIC18F4550, el cual se procesa el ángulo de inclinación la varilla y aplica el control PID al motor de CD mediante una señal PWM en modo de puente completo. Por tratarse de un dispositivo educativo, el sistema está abierto para que los estudiantes implementen distintos métodos de control para que comparen su eficiencia
Citas
Ádám, T., Dadvandipour, S., & Futás, J. (2003). Influence of discretization method on the digital control system performance. Slovakia.
Akhtaruzzaman, M., & Shafie, A. (2010). Modeling and Control of a Rotary Inverted Pendulum Using Various Methods, Comparative Assessment and Result Analysis. Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (págs. 1342-1347). XI´an: IEEE.
Aström, K., & Hägglund, T. (2009). Control PID avanzado. Madrid: Pearson Educación.
Careaga, A., Katzschmann, R., & Souza, J. (2013). Furuta Pendulum. Massachusetts.
Custom Computer Services. (11 de Agosto de 2016). PCWHD IDE Compiler for Microchip PIC10/12/16/18/24/dsPIC Devices. Obtenido de:
http://www.ccsinfo.com/product_info.php?products_id=PCWHD_full
Dassault Systèmes. (22 de Enero de 2016). SolidWorks. Obtenido de:
http://www.solidworks.com/
Escobar, L., Montoya, O., & Giraldo, D. (2013). Control Global del Péndulo de Furuta Empleando Redes Neuronales Artificiales y Realimentación de Variables de Estado. Tecno.Lógicas, 71-94.
Gallardo, J. (2015). Diseño y construcción de un péndulo de Furuta. Ciudad Mendoza, Veracruz: Universidad Veracruzana.
Mazzone, V. (2002). Controladores PID. Quilmes: Universidad Nacional de Quilmes.
Ogata, K. (1996). Sistemas de Control en Tiempo Discreto. México: Prentice Hall Hispanoamericana.
Park, G.-y., Baeg, M.-h., Hong, S.-c., & Yang, H.-w. (1999). An Inplementation of a Rotational Inverted Pendulum using Adaptive Fuzzy Controllers. IEEE ISIE´99 (págs. 414-418). Bled: IEEE.
Scherz, P. (2000). Practical Electronics For Inventors. McGraw- Hill.
Sharifi, M. (2010). Design, Build and Control of a Single Rotational Inverted Pendulum. Theran.
Sirisha, V., & Junghare, A. (2014). A comparative study of controllers for stabilizing a Rotary Inverted Pendulum. International Journal of Chaos, Control, Modelling and Simulation, Vol. 3, No. 1/2, 1-13.
Yavin, Y. (1999). Control of a Rotary Inverted Pendulum. Applied Mathematics Letters, Vol. 12, 131-134.
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