Diseño de control óptimo para el péndulo de furuta

Abstract

En este artículo se aborda el diseño de un controlador para el péndulo de Furuta, que es un sistema subactuado, no lineal y altamente inestable, lo cual lo hace un reto tanto científico, como tecnológico. Este sistema es a menudo utilizado en el dominio de la teoría de control ya que ayuda entender conceptos de control de mecanismos. Las dinámicas que presenta el péndulo de Furuta pueden ser encontradas en diversos sistemas físicos de alta relevancia, tales como: robots de dos llantas, transportadores personales Segway, propulsores de cohetes, controles de vuelo, etc. El objetivo es resolver el problema de estabilización en la posición invertida inestable del péndulo mediante un controlador óptimo, haciendo uso del modelo dinámico del péndulo fabricado por Quanser©. Un regulador óptimo cuadrático fue diseñado, tal que, el sistema no perturbado es estable alrededor de la posición invertida inestable, mientras que la energía de la señal de entrada es apropiada. La existencia de las soluciones propias de la ecuación algebraica de Riccati aseguran estabilizabilidad y detectabilidad del sistema y estás implican que el sistema en lazo cerrado es estable. Los resultados muestran que el controlador cumple satisfactoriamente los requerimientos de diseño del sistema.

Keywords

• Control Óptimo
• Péndulo de Furuta
• Sistema Subactuado
• Electrónica e Instrumentación.