Péndulo invertido
Estabilice el péndulo inestable con un regulador cuadrático lineal. Este tipo de regulador de retroalimentación, el cual se utiliza frecuentemente en controles de robótica, se emplea en este caso para mantener un péndulo invertido en posición vertical.
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Modelo de péndulo invertido
El modelo de péndulo invertido consta de un péndulo y un carro, con el eje de rotación del péndulo ubicado en el centro del carro. El péndulo se inicia con su centro de masa por encima del eje de rotación. Cuando se encuentra directamente sobre el carro, el péndulo estará en estado estacionario y permanecerá allí hasta ser movido.
Animaci ón del péndulo invertido.
Mientras que un péndulo que cuelga hacia abajo estará en una posición estable, un péndulo invertido es inestable. Esto significa que cualquier pequeña perturbación hará que el péndulo se incline y nunca regrese a su posición original.
Sistema de control
Se puede utilizar un sistema de control para estabilizar el péndulo inestable. En este caso se emplea un regulador cuadrático lineal. Primero, el regulador mide los estados del sistema, es decir, la posición y velocidad del carro, el ángulo del péndulo y la velocidad angular. A continuación, el regulador calcula la fuerza que debe aplicarse sobre el carro para que todos los estados se reduzcan a cero. En otras palabras, el regulador busca que el péndulo apunte completamente hacia arriba (definido aquí como 0 grados) y que el carro regrese al origen.
Diagrama del modelo de péndulo invertido con el sistema de control resaltado.
Conexión externa
Con la biblioteca gratuita ModelPlug, se puede conectar una placa Arduino al modelo para permitirnos establecer las fuerzas de perturbación en tiempo real al controlar la entrada a los dos pines analógicos especificados en el modelo. Esto se puede hacer, por ejemplo, con potenciómetros de rueda de pulgar (thumbwheel).
Diagrama del modelo de péndulo invertido con la conexión externa resaltada.
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