Modelamiento y control de un péndulo invertido desde una perspectiva mecatrónica

  • Paul David Alvarez Herrera Universidad Nacional de Trujillo
  • Gloria Irene Poémape Rojas Universidad Nacional de Trujillo

Resumen

El objetivo del presente trabajo es modelar y controlar un sistema de péndulo invertido, con actuador y con sistema de trasmisión, mediante una perspectiva mecatrónica basada en la teoría de diagrama de enlaces. El requerimiento básico de control consiste en desplazar el carro de una posición a otra, usando una entrada escalón, sin que el péndulo caiga. Se ha aplicado la metodología conocida de modelamiento mediante diagrama de enlaces, estableciendo las restricciones cinemáticas necesarias entre el péndulo y el carro y usando transformadores para relacionar los engranajes entre ellos y con la correa dentada. Se ha utilizado el software 20Sim para establecer automáticamente la causalidad del modelo, para linealizarlo y para simularlo. Se desarrolló un controlador por retroalimentación de estados a partir del sistema linealizado, se lo probó en el sistema original no lineal encontrando que, para ciertos márgenes, éste es efectivo manteniendo el péndulo vertical hacia arriba mientras el carro cambia de posición.

Palabras clave: diagrama de enlaces, control por retroalimentación de estados, péndulo invertido, modelamiento

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Citas

Bradshaw, A., y Shao, J. (1996). Swing-up control of inverted pendulum systems. Robotica, 14(4), 397-405.

Borutzky, W. (2010). Bond Graph Methodology: Development and Analysis of Multidisciplinary Dynamic System Models. Springer.

Gausemeier, J., y Moehringer, S. (2003). New guideline Vdi 2206 - a flexible procedure model for the design of mechatronic systems. In DS 31: Proceedings of ICED 03, the 14th International Conference on Engineering Design, Stockholm.

Hasan, M., Saha, C., Rahman, M. M., Sarker, M. R. I., y Aditya, S. K. (2012). Balancing of an inverted pendulum using PD controller. Dhaka University Journal of Science, 60(1), 115-120.

Kafetzis, I., y Moysis, L. (2017). Inverted Pendulum: A system with innumerable applications. School of Mathematical Sciences.

Karnopp, D. C., Margolis, D. L., y Rosenberg, R. C. (2012). System dynamics: Modeling, simulation and control of mechatronic systems. Wiley.

Meriam, J. L., y Kraige, L. G. (2012). Engineering mechanics: Dynamics (Vol. 2). John Wiley & Sons.

Nise, N. S. (2020). Control systems engineering. John Wiley & Sons.

Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani, L., y Oriolo, G. (2009). Robotics: Modelling, planning and control. Springer.

Williams, R. L., y Lawrence, D. A. (2007). Linear state-space control systems. John Wiley & Sons.

Publicado
2021-01-25
Cómo citar
Alvarez Herrera, P. D., & Poémape Rojas, G. I. (2021). Modelamiento y control de un péndulo invertido desde una perspectiva mecatrónica. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 5(1), 30-41. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v5i1.207
Sección
Artículos