Control del péndulo invertido simple - UV en régimen de pequeña señal.

Este documento describe el desarrollo del proyecto de puesta en funcionamiento y control de la planta del Péndulo Invertido Simple (PIS-UV) perteneciente a la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad del Valle. La planta PIS-UV pose´¿a ´unicamente su estructura mecánica y un motor como actuador, del cual se desconocía todas sus características. A lo largo de este documento se presenta el desarrollo de la caracterización eléctrica y mecánica de los elementos existentes inicialmente en la planta, el diseño e implementación de los elementos de sensado y actuación, además del modelado de la planta y el diseño de un controlador lineal por realimentación de estados en conjunto con un observador de estados. El sistema de control diseñado debería mantener el vástago del péndulo en su posición de equilibrio inestable, esto es, sostenido en la zona superior del eje vertical. En el diseño de la estrategia de control se utiliza el método del Regulador Cuadrático Lineal (LQR) y el diseño a partir de la Forma Canónica Controlable. Por otro lado, para el diseño del observador o estimador de estados se utiliza un Observador basado en Filtro Kalman (LQE) y un estimador basado en Derivación Discreta. En este documento se compara el desempeño de la estrategia de control empleando los dos tipos de estimadores de estados mediante simulaciones y realizando la implementación en la planta real. Los diseños y simulación de la estrategia de control y de los estimadores de estados se realizaron utilizando el software matemático Scilab. Esta herramienta gratuita permitió realizar además la implementación de este sistema de control en la planta real PIS-UV utilizando como tarjeta de adquisición de datos una tarjeta Arduino Mega 2560. Se logró poner en funcionamiento la planta del Péndulo Invertido Simple de manera que es posible medir el ángulo del péndulo y la posición del carro y controlar el sentido y velocidad de giro del motor actuador. Por ´ultimo, se identificaron algunas restricciones que condicionaron el éxito de la estrategia de control implementada sobre la planta real