Diseño, Análisis y Simulación de un Prototipo de Péndulo Invertido y su respectivo Sistema de Control para el Laboratório de Control de la UAN Sede Manziales (PDF)

Tesis del año 2009 en eltema Tecnología, Nota: 5.0, Universidad Antonio Nariño (Ingeniería en Automatización Industrial), Idioma: Español, Resumen: En este proyecto se elabora un diseño no convencional de un prototipo de péndulo invertido, el cual puede emplearse en los programas de pregrado y posgrado de Ingeniería en el área de Automatización Industrial, para que de manera didáctica puedan analizar, validar y confrontar la Teoría de Control en una aplicación Real. El diseño mecánico de este prototipo fue inicialmente elaborado en Solidwors (un programa de diseño que permite simular el movimiento del péndulo y las restricciones a tener en cuenta a la hora de plantear el modelo matemático); el análisis y diseño del Sistema de Control del prototipo se hizo en MATLAB (software que permite calcular y simular el prototipo y su controlador para que con su modelado matemático realizar el análisis de estabilidad en estado estacionario y estable, confrontar su forma de onda tanto en lazo abierto como cerrado a través de las diferentes técnicas de control), con el fin de seleccionar el controlador más apropiado para corregir en forma rápida cualquier perturbación para mantener la barra del péndulo totalmente vertical.

A partir de los resultados analizados en el funcionamiento y diseño del prototipo de péndulo invertido y su sistema de control, se encontró como limitante técnica para el tiempo de estabilización fuera menor o igual a cinco segundos y mayor o igual a un segundo. El controlador PID convencional implementado no brindó la respuesta deseada apropiado para sistemas de regulación, debido a que el sistema de péndulo invertido es un sistema de seguimiento, razón por la cual el controlador desarrollado e implementado fue un controlador PID de velocidad.

El control del prototipo se hizo en LABVIEW a través de la tarjeta de adquisición de datos DAQ6215 de National Instruments permitiendo así la inclinación de la barra y la corrección de la señal de la salida enviada al motor para corregir el movimiento y conseguir la estabilización del sistema obteniendo los resultados esperados.