Esta es un versión antigua publicada el 2024-03-17. Consulte la versión más reciente.

Diseño e implementación de un sistema de control por retroalimentación de variables de estado para una plataforma Ball and Plate

Autores/as

Rosnnel David Moncada Diaz Universidad Pedagógica y tecnológica de Colombia https://orcid.org/0009-0001-7681-1083
Oscar Oswaldo Rodriguez Diaz Universidad Pedagógica y tecnológica de Colombia https://orcid.org/0000-0001-8894-6105

DOI:

https://doi.org/10.24054/rcta.v1i43.2824

Palabras clave:

Control, LQR PI Vectorial, Ball and plate

Resumen

El presente artículo mostrará el modelamiento, desarrollo e implementación de un sistema de control LQR PI-Vectorial para una planta electromecánica de dos ejes de libertad, en este caso un “Ball and Plate”. Un controlador LQR PI-vectorial mejora en gran medida los tiempos de respuesta del sistema, permitiendo de esta forma reducir drásticamente sus errores en estado estacionario y provee una rápida respuesta ante perturbaciones externas aplicadas. Esto es óptimo para esta aplicación pues es necesario tener acciones de control rápidas y precisas que harán que la bola se mantenga en la posición de referencia deseada. Se utiliza para la adquisición de datos un sensor piezoeléctrico resistivo de dos ejes, el cual entrega los datos de la posición actual de la bola a un Arduino Mega que tiene como función aplicar los algoritmos implementados de lectura, para posteriormente enviar las acciones de control necesarias a dos servomotores MG995 que se encargan de alterar la posición de la bola mediante el balanceo de esta en los dos ejes de libertad. Se utiliza el software Matlab y su herramienta de simulación Simulink para la obtención de las distintas constantes del controlador y la simulación del lazo de control.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

S. Awtar, C. Bernard, N. Boklund, A. Master, D. Ueda, and K. Craig, “Mechatronic design of a ball-on-plate balancing system,” Mechatronics, vol. 12, no. 2, pp. 217–228, Mar. 2002, doi: 10.1016/S0957-4158(01)00062-9.

A. H. Frank and M. Tjernström, “Construction and theoretical study of a ball balancing platform Limitations when stabilizing dynamic systems through implementation of automatic control theory,” 2019.

J. Ma, H. Tao, and J. Huang, “Observer integrated backstepping control for a ball and plate system,” Int. J. Dyn. Control, vol. 9, no. 1, pp. 141–148, Mar. 2021, doi: 10.1007/s40435-020-00629-8.

K. Ogata, Ingenieria de Control Moderno, vol. 53. 1960.

H. M. Díaz, Contabilidad general: enfoque práctico con aplicaciones informáticas. Pearson Education, 2013.

R. C. Dobson, “Sistemas de Segundo Orden,” Univ. Magallanes, pp. 1–13, 2006, Accessed: Oct. 12, 2023. [Online]. Available: http://ona.fi.umag.cl/~rcdhttp://ona.fi.umag.cl/~rcd.

N. Covic and A. Salihbegovic, “The State-Space Representation of MIMO LTI Systems using the Future Inputs Elimination Approach,” 2023. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/372216658.

D. Rowell, “State-space representation of lti systems,” URL http//web. mit. edu/2.14/www/Handouts/StateSpace. pdf, no. October, pp. 1–18, 2002, Accessed: Oct. 12, 2023. [Online]. Available: http://www.web.mit.edu/2.14/www/Handouts/StateSpace.pdf%5Cnhttp://files/1757/StateSpace.pdf.

Y. Zhu and Z. Sun, “Minimum realization for controllability/observability of switched linear systems,” Nonlinear Anal. Hybrid Syst., vol. 51, p. 101426, Feb. 2023, doi: 10.1016/j.nahs.2023.101426.

W. P. M. H. Heemels, S. J. L. Van Eijndhoven, and A. A. Stoorvogel, “Linear quadratic regulator problem with positive controls,” Int. J. Control, vol. 70, no. 4, pp. 551–578, Jan. 1998, doi: 10.1080/002071798222208.

P. O. M. Scokaert and J. B. Rawlings, “Constrained linear quadratic regulation,” IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 43, no. 8, pp. 1163–1169, 1998, doi: 10.1109/9.704994.

Mangin S, “DEVELOPMENT OF A PROTOTYPE BALL-AND-PLATE BALANCING PLATFORM,” 2022.

Quanser, “2 DOF Ball Balancer Student Workbook,” p. 26, 2013.

D. A. Ratkowsky and G. R. Dolby, “Taylor Series Linearization and Scoring for Parameters in Nonlinear Regression,” Appl. Stat., vol. 24, no. 1, p. 109, Mar. 1975, doi: 10.2307/2346709.

A.-L. Jaime, “CONSTRUCCION DE HOVER CON DISE NO CONTROLADOR PI VECTORIAL,” 2014, pp. 1–5, [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/299385742.

Descargas

Publicado

2024-03-17

Versiones

2024-03-17 (2)
2024-03-17 (1)

Cómo citar

[1]

R. D. Moncada Diaz y O. O. Rodriguez Diaz, «Diseño e implementación de un sistema de control por retroalimentación de variables de estado para una plataforma Ball and Plate», RCTA, vol. 1, n.º 43, pp. 92–98, mar. 2024.