Examinando por Materia "Péndulo invertido"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Control del péndulo invertido simple - UV en régimen de pequeña señal.
    (Universidad del Valle, 2016-01-05) Astudillo Vigoya, Alejandro; Edinson Franco Mejía; Buitrago Molina, José Tomás
    Este documento describe el desarrollo del proyecto de puesta en funcionamiento y control de la planta del Péndulo Invertido Simple (PIS-UV) perteneciente a la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad del Valle. La planta PIS-UV pose´¿a ´unicamente su estructura mecánica y un motor como actuador, del cual se desconocía todas sus características. A lo largo de este documento se presenta el desarrollo de la caracterización eléctrica y mecánica de los elementos existentes inicialmente en la planta, el diseño e implementación de los elementos de sensado y actuación, además del modelado de la planta y el diseño de un controlador lineal por realimentación de estados en conjunto con un observador de estados. El sistema de control diseñado debería mantener el vástago del péndulo en su posición de equilibrio inestable, esto es, sostenido en la zona superior del eje vertical. En el diseño de la estrategia de control se utiliza el método del Regulador Cuadrático Lineal (LQR) y el diseño a partir de la Forma Canónica Controlable. Por otro lado, para el diseño del observador o estimador de estados se utiliza un Observador basado en Filtro Kalman (LQE) y un estimador basado en Derivación Discreta. En este documento se compara el desempeño de la estrategia de control empleando los dos tipos de estimadores de estados mediante simulaciones y realizando la implementación en la planta real. Los diseños y simulación de la estrategia de control y de los estimadores de estados se realizaron utilizando el software matemático Scilab. Esta herramienta gratuita permitió realizar además la implementación de este sistema de control en la planta real PIS-UV utilizando como tarjeta de adquisición de datos una tarjeta Arduino Mega 2560. Se logró poner en funcionamiento la planta del Péndulo Invertido Simple de manera que es posible medir el ángulo del péndulo y la posición del carro y controlar el sentido y velocidad de giro del motor actuador. Por ´ultimo, se identificaron algunas restricciones que condicionaron el éxito de la estrategia de control implementada sobre la planta real.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño e implementación de una estrategia de control para equilibrio estático de un exoesqueleto de miembros inferiores.
    (2015-05-11) González Mejía, Sergey; Ramírez Scarpetta, José M.
    Este trabajo considera un exoesqueleto de miembros inferiores actuado en cadera y rodilla, con torso y pies de apoyo portando un maniquí; se presenta el diseño e implementación de una estrategia de control para el equilibrio estático del exoesqueleto-maniquí, consistente en un control distribuido de bajo nivel para el posicionamiento angular de las articulaciones y de un control centralizado de alto nivel para el equilibrio. Para el control de posicionamiento angular en las articulaciones actuadas se diseñaron controladores PID; este control permite el seguimiento de trayectorias de posición en las articulaciones, preestablecidas por la estrategia de control de alto nivel. A partir del cálculo de la desviación horizontal del centro de masa del sistema total, el control de equilibrio estático manipula las articulaciones para compensar los disturbios de pequeña señal en la postura del exoesqueleto-maniquí. Se establece un protocolo para obtener los parámetros de la ley de control y la inicialización del sistema. Se presentan resultados experimentales bajo diferentes condiciones de operación y el análisis del desempeño del sistema controlado. Este trabajo considera un exoesqueleto de miembros inferiores actuado en cadera y rodilla, con torso y pies de apoyo portando un maniquí; se presenta el diseño e implementación de una estrategia de control para el equilibrio estático del exoesqueleto-maniquí, consistente en un control distribuido de bajo nivel para el posicionamiento angular de las articulaciones y de un control centralizado de alto nivel para el equilibrio. Para el control de posicionamiento angular en las articulaciones actuadas se diseñaron controladores PID; este control permite el seguimiento de trayectorias de posición en las articulaciones, preestablecidas por la estrategia de control de alto nivel. A partir del cálculo de la desviación horizontal del centro de masa del sistema total, el control de equilibrio estático manipula las articulaciones para compensar los disturbios de pequeña señal en la postura del exoesqueleto-maniquí. Se establece un protocolo para obtener los parámetros de la ley de control y la inicialización del sistema. Se presentan resultados experimentales bajo diferentes condiciones de operación y el análisis del desempeño del sistema controlado.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño, simulación y control de un péndulo invertido doble lineal para el laboratorio de automática de la EIEE de Univalle [recurso electrónico]
    (2017) Cortés Cardona, Gustavo Adolfo; Buitrago Molina, José Tomas
    En el siguiente trabajo de investigación, se analiza un sistema muy utilizado en ingeniería de control, por su alta no linealidad, el péndulo invertido, y en este caso, un péndulo invertido doble lineal o sobre un carro móvil, donde se realiza un prototipo virtual en 3D en el software CAD de SolidWorks, se hallan las ecuaciones que rigen el movimiento del sistema utilizando el Lagrangiano, obteniendo un sistema no lineal mediante las ecuaciones de Euler¿Lagrange, luego se prosigue a linealizar el modelo, consiguiendo un sistema lineal en espacio de estados alrededor de los valores de los estados en su posición invertida, a través de la matriz jacobiana, y se revisan características del sistema como estabilidad, controlabilidad y observabilidad. Teniendo el modelo linealizado, se procede luego a diseñar diferentes controladores por realimentación de estados, estimación de estados, y controladores óptimos como LQR, LQE (ó Filtro de Kalman) y LQG, para poder mantener el sistema de péndulo doble lineal en su posición invertida, para luego realizar la implementación de dichos controladores utilizando el toolbox SimuLink de MatLab, donde se pueden analizar y comprobar los resultados obtenidos por las diferentes estrategias y técnicas de control moderno empleadas.