Diseño e implementación de un Controlador Adaptativo Autosintonizado para el Control de un Péndulo Triple

Abstract

El proyecto de investigación desarrollado propone diseñar e implementar un controlador adaptativo autosintonizado para controlar la estabilidad de un péndulo triple invertido lineal utilizando conocimientos de la ingeniería de control, electrónica analógica y digital, mecánica analítica y la programación. Para modelar el sistema no se hizo uso de la mecánica clásica de Newton, sino se utilizó la mecánica analítica de Euler – LaGrange, como método de estimación de parámetros se empleó el método de los mínimos cuadrados recursivos mejorados, además se diseño un observador de estados de orden mínimo para garantizar la realimentación de todos los estados, la ley de control utilizada fue un regulador proporcional integral óptimo cuadrático con realimentación de estados, las simulaciones se realizaron en el software de MATLAB ®. El sistema mecánico diseñado se construyó a base de aluminio, los sensores utilizados para la medición del desplazamiento del carro así como para los deslazamientos angulares de las varillas son potenciómetros, como elemento actuador se usó un motor DC de imán permanente de 24 voltios. Se desarrolló un software en el programa LabVIEW 2012 para el monitoreo y control del péndulo triple, para la comunicación entre el sistema mecánico y el software de control se diseño una tarjeta de adquisición y envío de datos con el PIC18F4550 de Microchip vía el puerto USB, además se empleó un PIC16F877 con la finalidad de compartir parte del algoritmo de control con el fin de minimizar el tiempo de retardo en el envió, recepción y procesamiento de datos. Se comprobó la adaptatibilidad del controlador diseñado frente a cambios en la dinámica del sistema, demostrando la eficacia del regulador adaptativo, además se realizó comparaciones entre el controlador diseñado y un controlador óptimo, se observó que un simple regulador óptimo no responde correctamente a medida que la dinámica del sistema varia del punto en el cual fue diseñado, de esta forma se demostró la ventaja de utilizar un control más inteligente frente a uno fijo, sin embargo los recursos computacionales requeridos son más elevados, por lo que se debe de tomar en cuenta al momento de diseñar un controlador para un sistema Determinado