Trabajo final control pds - robot balacin

PRESENTACION DE TRABAJO FINAL DE control aplicando PID para un robot balancin

1. DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN Integrantes: Michael Erick Hidalgo Ticlo Carlos Eduardo Bernal Luis UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA SECCIÓN DE POSTGRADO MAESTRIA EN CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA MENCIÓN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

2. CONTENIDO 1. Objetivo 2. Resumen 3. Justificación 4. Marco teórico 5. Desarrollo 6. Conclusiones

3. 1. Objetivo: Diseñar un robot balancín para demostrar la aplicación de un control PID evitar cualquier desequilibrio que pueda comprometer el funcionamiento óptimo del robot 2. Resumen El objetivo principal es evitar cualquier desequilibrio que pueda comprometer el funcionamiento óptimo del robot. A plicar los conocimientos adquiridos e investigar sobre el modelado matemático de un sistema estable, con el fin de implementarlo posteriormente. Este proceso de aprendizaje práctico permite una comprensión más profunda de los conceptos teóricos y su aplicación en situaciones del mundo real. DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN

4. DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN 3. Justificación El presente proyecto se presenta con el objetivo de usarse como “Proyecto final de curso” de forma que sirva demostrar los conocimientos adquiridos durante curso de control digital. Los componentes físicos empleados para el desarrollo del trabajo son una mezcla entre componentes nuevos, modificados y reciclados de formas que se consigue un ahorro en cuestión de costes de ejecución de proyecto. 

5. 4. Marco teórico: 4 .1. Modelamiento matemático del sistema Partimos de que el concepto mecánico del Robot balancín es el mismo concepto de un péndulo invertido. Donde el péndulo necesitara de fuerza equilibradora para mantenerse en el centro consecuentemente el sistema es inestable por lo que estabilidad depende de la posición del péndulo sea recta, no inclinada. En la siguiente imagen podremos visualizar un péndulo invertido con θ que es el ángulo de inclinación: DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN

6. DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN Donde F seria la fuerza del sistema, M denota la masa del sistema, X y Y denotan las coordenadas del sistema. A esto se le añade los Motores DC y las Ruedas que nos proporcionaran una correcta velocidad, variando el ángulo para mantener el equilibrio en nuestro sistema para que se mantengan estable. En caso la velocidad no sea la correcta nuestro sistema se desestabilizará y nuestro robot caerá:

7. DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN Para modelamiento del sistema nos basamos en el principio de D’Alembert’s que establece que la suma de las diferencias entre las fuerzas actuantes sobre un sistema y las fuerzas inerciales asociadas a las aceleraciones de las partículas que lo componen, es igual a cero.

8. DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN Linealizamos el Sistema alrededor de θ=π ,En este caso θ se está midiendo verticalmente hacia arriba lo que nos da un sentido de giro antihorario. Donde θ =π+φ , donde φ representa las variaciones por eso que se busca Φ̈ = es decir que la aceleración angular empiece en 0. El valor U representa la salida del sistema

9. Reemplazando las variables nos quedaría: DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN

10. Código de simulación que uso en Simulink para simular el sistema de control.   Función de transferencia: DISEÑO DE UN ROBOT BALANCIN 5. Desarrollo :

11. Ingresamos solo la función de transferencia al sistema y como visualizamos en la gráfica nos indica que este sistema será inestable Simulación sin PID: Sistema inestable

12. Simulación con PID y realimentación:

13. Valores del PID:

14. Al implementar los parámetros PID ya calculados al sistema. El sistema se estabiliza en aproximadamente 0.3 segundos.

15. Lista de componentes y materiales A continuación, le presentamos la lista de componentes que serán necesarios para el armado del robot. L298N 2 motores de desaceleración DC + ruedas de soporte caucho MPU 6050 Batería Tipo 4S

16. Varilla de madera Carton de madera Proboard y cables