DISEÑO DE UN PÉNDULO INVERTIDO CON FINES DE MODELADO Y CONTROL

Abstract

En este documento se describe el proceso de diseo y construcción de un péndulo invertido rotatorio o péndulo de Furuta, con fines de experimentación en control automático. Este sistema posee un péndulo montado sobre un brazo rotatorio. El brazo es controlado a través de un motor de corriente continua y un tren de engranajes, que gira en el plano horizontal, mientras que el péndulo rota en un plano perpendicular al él. A partir del estudio de sistemas existentes, se describe el diseo de los componentes e interfaces necesarias para controlar el sistema de forma local o remota, a través del software LabView y una tarjeta de adquisición de datos. Se desarrolla un modelo físico de cada uno de los componentes del sistema, para luego obtener una función de transferencia de la planta, que describa la evolución del ángulo del péndulo con respecto a la vertical como consecuencia del voltaje aplicado al motor del sistema. A partir del modelo obtenido, se procede al diseo de una estrategia de control que estabilice el péndulo en su posición vertical, basada en el uso de un controlador PTD y un lazo de búsqueda del punto de operación. Además se muestran las simulaciones realizadas que validan dicha estrategia, se describen los resultados y el control del sistema real.