Desarrollo de un controlador PID para cubo autoequilibrante en una arista

En el presente trabajo se desarrolla un sistema de control basado en técnicas de estabilización para un cubo autoequilibrante, el cual implementa un controlador PID discreto para mantener su equilibrio en una arista y frente a perturbaciones externas. El sistema integra un motor brushless con un volante de inercia, sensores inerciales de alta precisión y un microcontrolador ESP32-WROOM-32 para la ejecución del control en tiempo real. El modelo matemático del sistema se basa en la representación dinámica del péndulo invertido con volante de inercia, permitiendo establecer las ecuaciones diferenciales que describen su comportamiento. Mediante simulaciones en MATLAB y validaciones experimentales, se ajustan los parámetros del controlador PID para mejorar la respuesta del sistema y reducir errores en la estabilización. El diseño estructural se realizó mediante modelado CAD en SolidWorks, utilizando impresión 3D en PLA para la fabricación de las piezas, asegurando ligereza y robustez en la construcción del cubo. La electrónica del sistema comprende la integración del ESP32-WROOM-32 con el sensor inercial MPU- 6000, encargado de proporcionar datos de inclinación y velocidad angular en tiempo real. La señal de control generada por el PID es aplicada al motor mediante un controlador VESC, permitiendo una regulación precisa del torque y la velocidad del volante de inercia. Los resultados experimentales demuestran la efectividad del controlador en la estabilización del cubo autoequilibrante, validando la precisión del modelo matemático y la implementación del sistema de control. La propuesta presentada es una plataforma versátil y escalable para el estudio de técnicas avanzadas de control, con aplicaciones potenciales en robótica, sistemas de estabilización y educación en ingeniería.

• Glavni avtor: Carpio Holguin, Dario Manuel (author)
• Drugi avtorji: Fernández Morales, Francisco Alejandro (author)
• Format: bachelorThesis
• Jezik: spa
• Izdano: 2025
• Teme: CONTROL PID; CUBO AUTOEQUILIBRANTE; ESP32-WROOM-32; MOTOR BRUSHLESS; VOLANTE DE INERCIA; MPU-6000
• Online dostop: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/30410