Diseño y análisis dinámico de un péndulo invertido doble aplicado al control de su estabilidad

García Arreaga, Jorge Guillermo; Erazo Rojas, René Javier

DSpace Home
→
Unidades Académicas
→
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción
→
Tesis de Mecánica
→
View Item

dc.contributor.advisor	Hurel Ezeta, Jorge Luis, Director
dc.contributor.author	García Arreaga, Jorge Guillermo
dc.contributor.author	Erazo Rojas, René Javier
dc.creator	ESPOL.FIMCP
dc.date.accessioned	2025-03-15T14:16:10Z
dc.date.available	2025-03-15T14:16:10Z
dc.date.issued	2025
dc.identifier.citation	García Arreaga, J. G. y Erazo Rojas, R. J. (2025). Diseño y análisis dinámico de un péndulo invertido doble aplicado al control de su estabilidad. [Proyecto Integrador]. ESPOL.FIMCP .
dc.identifier.uri	http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/65618
dc.description	El péndulo invertido doble es un sistema dinámico complejo, es un carro que se mueve en una pista, con dos eslabones conectados en serie, y se estabilizan por la acción de un actuador. Sirve para modelar sistemas inestables, y facilita el aprendizaje de estrategias de control. El objetivo es construir un prototipo con un controlador para analizar su estabilidad ante perturbaciones. El desarrollo del proyecto consistió en realizar el modelo matemático del mecanismo y a su vez, construir el prototipo. Se usó un motor JGB37-520, 3 encoders E6B2-CW2Z, un Arduino MEGA2560 para adquisición de datos y acrílico para los eslabones. Posteriormente, se estimaron los parámetros del mecanismo y del motor para coincidir la simulación con la realidad a través de una experimentación. Se calculó el espacio de estados para diseñar un controlador LQR. El entorno virtual utilizada fue Simulink en Matlab, a través de este software se verificó la controlabilidad del sistema y finalmente, se implementó el controlador a la planta real para realizar el análisis dinámico. Los parámetros del motor coincidieron un 95%, mientras que las del mecanismo solo un 75%. Cuando se ejecutó la simulación con estos valores, y una condición inicial de (0 metros, 0.087 rad, 0.087 rad), el sistema se estabilizó en 5 segundos, con picos de voltaje de 15 voltios; sin embargo, cuando se implementó en la realidad, el sistema necesitaba 40 voltios para que el actuador realice la acción de estabilización. Se concluye que el sistema es totalmente controlable a través del tiempo, y su respuesta dinámica real coincide con la dirección que toma en la simulación; sin embargo, la respuesta del sistema era lenta debido a las limitaciones del actuador. Palabras Clave: Péndulo invertido doble; LQR; Simulink; Arduino; Estimar parámetros
dc.format	application/pdf
dc.format.extent	52 página
dc.language.iso	spa
dc.publisher	ESPOL.FIMCP
dc.rights	openAccess
dc.subject	Péndulo invertido doble
dc.subject	LQR
dc.subject	Simulink
dc.subject	Arduino
dc.subject	Estimar parámetros
dc.title	Diseño y análisis dinámico de un péndulo invertido doble aplicado al control de su estabilidad
dc.type	Ingeniero Mecánico
dc.identifier.codigoespol	T-114944
dc.description.city	Guayaquil
dc.description.degree	Escuela Superior Politécnica del Litoral
dc.identifier.codigoproyectointegrador	INGE-2761
dc.description.abstractenglish	he double inverted pendulum is a complex dynamic system, it is a cart that moves on a track, with two links connected in series, and is stabilized by the action of an actuator. It is used to model unstable systems and facilitate the learning of control strategies. The objective is to build a prototype with a controller to analyze its stability against disturbances. The development of the project consisted of making the mathematical model of the mechanism and in turn, building the prototype. A JGB37-520 motor, 3 E6B2-CW2Z encoders, and an Arduino MEGA2560 for data acquisition and acrylic for the links were used. Subsequently, the parameters of the mechanism and the motor were estimated to match the simulation with reality through experiments. The state space was calculated to design an LQR controller. The virtual environment used was Simulink in Matlab, through this software the controllability of the system was verified and finally, the controller was implemented in the real plant to perform the dynamic analysis. The motor parameters matched 95%, while those of the mechanism matched only 75%. When the simulation was run with these values, and an initial condition of (0 meters, 0.087 rad, 0.087 rad), the system stabilized in 5 seconds, with voltage peaks of 15 volts; however, when implemented, the system needed 40 volts for the actuator to perform the stabilization action. It is concluded that the system is fully controllable over time, and its real dynamic response matches the direction it takes in the simulation; however, the system response was slow due to the limitations of the actuator. Keywords: Double inverted pendulum; LQR; Simulink; Arduino; Estimate parameters.