Modelización, simulación y diseño del control de un mecanismo de péndulo invertido simple, aplicado a su auto-levantamiento y mantenimiento de posición vertical mediante el uso de herramientas gráficas de programación - Espol (2018)
El péndulo invertido simple es un problema clásico en el campo de la ingeniería de control, puesto que varias de sus características como el ser naturalmente inestable, altamente no lineal, tener una entrada, y dos salidas en el caso del péndulo invertido en móvil o carro, son retos que lo vuelven una interesante banco de pruebas paras el análisis y aplicación de diversas estrategias de control, si se suma la relativa sencillez del equipo puede entenderse aún más su importancia en el campo académico de los sistemas de control. Los resultados obtenidos a partir de su estudio, sin embargo, tienen aplicaciones a problemas reales como la estabilización de misiles, barcos y cohetes, vehículos de dos ruedas con control de auto balanceo, y modelización y reproducción en robots de la caminata bípeda. El enfoque de buena parte de los controladores ha sido la estabilización o mantenimiento de posición vertical invertida del péndulo, donde el usuario es quien tiene que manualmente levantar al péndulo hasta la zona de control. No obstante, un problema adicional para el cual se han venido ideando diferentes estrategias de control es lograr que el péndulo se levante sin la intervención manual del usuario, y más bien lo haga por acción del movimiento del móvil en el que el péndulo está acoplado, esto es conocido como ?swing-up? o auto-levantamiento. iii Con tal contexto, en este proyecto de graduación se ha documentado el desarrollo, diseño e implementación y pruebas del sistema de control para un equipo de péndulo invertido simple aplicado a su auto-levantamiento y mantenimiento de posición vertical. La metodología seguida fue identificar y analizar los principios físicos bajo los cuales el comportamiento del equipo está regido y con ello hacer una representación del mismo mediante modelos matemáticos que son usados para simulación, luego seleccionar una estrategia de control con ciertos requerimientos, diseñar y simular dicho control en los modelos simulados, y por último implementar el sistema de control en el equipo para su posterior análisis y ajuste. Software matemático y herramientas gráficas de programación fueron utilizados tanto para las simulaciones como para el control implementado.