Análisis comparativo de la estabilidad de un péndulo triple invertido sobre un carro mediante la implementación de un control optimizado Fuzzy – PSO y un regulador lineal cuadrático.

Abstract

El péndulo invertido en dinámica se ha convertido en uno de los sistemas más importantes para determinar leyes o estrategias de control debido a su simplicidad de construcción y por sus interesantes propiedades, como la no linealidad, y por ser un sistema subactuado. A lo largo de los años, el péndulo invertido ha presentado diversas configuraciones en su construcción de acuerdo con el número de eslabones (simple, doble, triple), En este trabajo el sistema de péndulo triple invertido es empleado para desarrollar las estrategias de control propuestas, debido a su aumento considerable en la inestabilidad. Los controladores difusos han mostrado excelentes resultados en la interpretación de decisiones para el control de sistemas no lineales, asemejándose al pensamiento humano. Sin embargo, el ajuste de los factores de escala no siempre resulta sencillo y eficiente, y los métodos de ensayo y error pueden requerir mucho tiempo. Por lo tanto, los algoritmos evolutivos como la optimización de enjambre de partículas se han aplicado con éxito en los últimos años para ajustar los factores de escala de los sistemas lineales y no lineales, sin embargo, existe una falta de investigación en la literatura para estabilizar un péndulo triple invertido utilizando la lógica difusa, en donde los factores de escala se ajustan por medio del algoritmo de optimización de enjambre de partículas. Este trabajo presenta un control de la estabilidad de un péndulo triple invertido utilizando un controlador difuso, donde los factores de escala son sintonizados mediante el algoritmo de optimización de enjambre de partículas. Además, los resultados fueron comparados con un regulador lineal cuadrático y un sintonizador de ganancias PSO. El sistema triple péndulo invertido fue linealizado y representado en espacio de estados para ser introducido dentro del entorno Matlab – Simulink junto con los controladores y el algoritmo de optimización PSO. Los resultados mostraron un mejor control del sistema al reducir el tiempo de estabilización del péndulo triple invertido utilizando el controlador borroso con respecto al controlador LQR y al sintonizador de ganancias PSO, Esto demuestra que el controlador borroso es un 39,13% y un 20% más eficiente en la reducción del tiempo de estabilización del sistema triple péndulo invertido que el controlador LQR y el sintonizador de ganancias PSO respectivamente.