Depósito Campus Casa Central Valparaíso
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Browsing Depósito Campus Casa Central Valparaíso by Author "Aguero VÁsquez, Juan Carlos"
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Thesis Control predictivo de un sistema Ball & Beam(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-04) Catalán Palma, Vicente Ignacio; Cedeño Nieto, Ángel Leonel; Departamento de Electrónica; Aguero VÁsquez, Juan CarlosEste trabajo presenta el diseño, implementación y validación, en un entorno de simulación, de una estrategia de Control Predictivo basado en Modelo (MPC) aplicada a un sistema Ball & Beam de Quanser. El objetivo principal es desarrollar una arquitectura de control robusta que garantice la estabilidad, precisión en el seguimiento de trayectorias y el cumplimiento estricto de restricciones operativas. Debido a que la planta presenta una estabilidad marginal, se diseñó una etapa de pre-estabilización mediante un Regulador Lineal Cuadrático Discreto (DLQR), permitiendo que el optimizador MPC opere sobre una planta aumentada con una dinámica controlada. La metodología se centra en la gestión de las limitaciones dinámicas del sistema dentro del simulador. Para asegurar un comportamiento suave del modelo, se incorporaron restricciones de Slew Rate en el algoritmo de optimización, mitigando cambios bruscos en el actuador. Asimismo, se implementó un observador de estado extendido de 9 estados para la reconstrucción de variables internas y la estimación de perturbaciones de salida, permitiendo un rechazo efectivo de disturbios. Las simulaciones, realizadas en MATLAB/Simulink utilizando el solver Quadprog con el método Active-Set, validaron la eficacia de la propuesta. Los resultados muestran que el sistema alcanza los objetivos de control bajo diversas condiciones, con tiempos de cómputo en el orden de 10⁻⁴ a 10⁻³ segundos. Se concluye que el controlador propuesto logra un correcto desempeño, cumpliendo con los parámetros de diseño y restricciones físicas para el modelo.
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