Abstract:
CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. This project aims to modernize the control system of a two–axis didactic helicopter,
used in the automatic control laboratory of FIEC–ESPOL. The equipment, designed for
teaching control and dynamics concepts, is currently inoperative due to the technological
obsolescence of its components. The update seeks to ensure compatibility with standard
software such as MATLAB and Simulink, while enhancing its pedagogical utility.
The methodology was based on the development of a mathematical model of the
system using physical formulations and experimental identification techniques. Regarding
hardware, the existing components were evaluated, and new devices were integrated,
including the ESP32 microcontroller, motion sensors, and a data acquisition module.
These improvements enabled an efficient bidirectional communication between the plant
and the control software, using real–time serial communication protocols.
As for results, an adjusted model was obtained that accurately describes the
dynamics of pitch and yaw axes, validated through experimental tests. Furthermore, a
monitoring and control interface was developed, facilitating system operation and
response analysis under different control strategies, including PID controllers.
It is concluded that the modernization of the two–axis didactic helicopter optimizes
its performance and ensures its relevance as a teaching tool. The project strengthens
practical training in control engineering and contributes to bridging the gap between
theory and application in both academic and industrial environments.
Keywords: Automatic control, Didactic helicopter, technological modernization,
system identification, ESP32, MATLAB/Simulink.
Description:
CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El presente proyecto tiene como objetivo la modernización del sistema de control
de un helicóptero didáctico de dos ejes, utilizado en el laboratorio de control automático
de la FIEC-ESPOL. El equipo, diseñado para la enseñanza de conceptos de control y
dinámica, se encuentra inoperativo debido a la obsolescencia tecnológica de sus
componentes. La actualización busca garantizar su compatibilidad con software estándar
como MATLAB y Simulink, además de mejorar su utilidad pedagógica.
La metodología aplicada se basó en el desarrollo de un modelo matemático del
sistema mediante formulaciones físicas y técnicas de identificación experimental. A nivel
de hardware, se evaluaron los componentes existentes y se incorporaron nuevos
dispositivos como el microcontrolador ESP32, sensores de movimiento y un módulo de
adquisición de datos. Estos cambios permitieron implementar una comunicación
bidireccional eficiente entre la planta y el software de control, empleando protocolos
seriales en tiempo real.
En cuanto a resultados, se obtuvo un modelo ajustado que describe
adecuadamente la dinámica de los ejes de cabeceo y guiñada, validado con pruebas
experimentales. Asimismo, se desarrolló una interfaz de monitoreo y control que facilita
la operación del sistema y el análisis de las respuestas bajo diferentes estrategias de
control, incluyendo controladores PID.
Se concluye que la modernización del helicóptero didáctico de dos ejes optimiza su
funcionamiento y asegura su vigencia como herramienta de enseñanza. El proyecto
fortalece la formación práctica en ingeniería de control y contribuye a cerrar la brecha
entre la teoría y la aplicación en entornos académicos e industriales.