Sistema Bola-Viga: Construcción y aplicación de técnicas de control
Resumen
En este manuscrito se presenta el diseño y la construcción de un prototipo físico conocido como bola-viga. Así como algunas de las técnicas más empleadas para la sintonización de controladores clásicos, divididas entre aquellas que requieren de un modelo matemático y las que no. El diseño se realizó empleando herramientas CAD, para la construcción se fabricaron piezas con el apoyo de una impresora 3D, fibropanel de densidad media y una máquina de corte láser. El prototipo final obtenido es de bajo costo, relativamente accesible para estudiantes del nivel licenciatura, mientras que su calidad y precisión son adecuadas para la enseñanza de teoría de control. Para corroborar lo dicho anteriormente, se muestran simulaciones y pruebas experimentales empleando las técnicas de control mencionadas anteriormente.
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Citas
Aguirre Hernández, B., Loredo Villalobos, C. A., Díaz González, E. C., and Campos Cantón, E. (2017). Estabilidad de sistemas por medio de polinomios hurwitz.
Araki, M. (2009). Pid control. Control Systems, Robotics and Automation: System Analysis and Control: Classical Approaches II, pages 58–79.
Åstrom, K. J. and Hagglund, T. (2009). Control PID avanzado. Pearson, Madrid.
Astudillo Roblero, H., Gallardo Arancibia, J., and Ayala Bravo, C. (2020). Estudio comparativo de algoritmos de control pid clásico para el control angular de un brazo electromecánico. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, 28(4):612–628.
Bermúdez Valencia, L. M. (2012). Diseño e implementación de un sistema de control bola y viga usando lógica difusa.
Borase, R. P., Maghade, D., Sondkar, S., and Pawar, S. (2021). A review of pid control, tuning methods and applications. International Journal of Dynamics and Control, 9(2):818–827.
Casado Ruiz, P. et al. (2019). Virtualización de sistema bola-viga. Díaz, A. E. and Páez, L. E. B. (2014). Aspectos prácticos de implementación en compensadores pid para control de posición de un automóvil. Ingenium Revista de la facultad de ingeniería, 15(29):148–162.
Díaz-Garcés, F. O. and Regino-Ubarnes, F. J. (2020). Desarrollo de una estrategia de control basado en adrc, aplicada a un sistema de bola y viga. Revista Ingenio, 17(1):15–20.
Durán-Hernández, O., Leal-Oliva, I., Vidal-Gómez, E. A., Salgado-Trejo, J. O., Segura-Villafuerte, R., Casillo-Cuvas, C., and Oliver-Ordaz, J. P. (2019). Diseño, construcción y control de una plataforma bola-plano. Padi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 7(Especial):88–95.
Echeverría Reina, A. J., Vaca Alzate, R. H., et al. (2006). Diseño, construcción y control de un sistema electromecánico subactuado; el sistema bola-viga.
Garcés, G., Gaviria, L. A. R., and Leonardo, J. (2014). Control pid para el control de velocidad de un motor dc. Pereira: Universidad Tecnológica de
Pereira.
García Lozano, H. N., Montesinos García, J. J., et al. (2016). Modelado y control de un sistema bola-viga. REPOSITORIO NACIONAL CONACYT.
Kuo, B. C. (1987). Automatic control systems. Prentice Hall PTR.
López, F., Monroy, P., and Rairán Antolines, J. D. (2011). Control de posición de un sistema bola y viga con actuadores magnéticos. Tecnura, 15(30):12–
López, J. A. and Delgado, M. A. (2009). Laboratorio virtual de control inteligente. Revista Educación en Ingeniería, 4(8):102–110.
Maestre Rodríguez, H. M. et al. (2019). Control de un sistema bola balancín.
Martín Fernández, P. et al. (2019). Control de un sistema bola-viga (ball&bean) a distancia mediante protocolo ethernet.
Meneses Morales, P. and Zafra Siancas, H. D. (2013). Diseño e implementación de un módulo educativo para el control de sistema bola y varilla.
Moriano, P. and Naranjo, F. (2012). Modelado y control de un nuevo sistema bola viga con levitación magnética. Revista iberoamericana de automática e informática industrial, 9(3):249–258.
Obando Correa, O. A., Romero Brand, H., et al. (2013). Desarrollo de un sistema ball and beam, para implementar estrategias de control mediante labview.
Ogata, K. et al. (2010). Modern control engineering, volume 5. Prentice hall Upper Saddle River, NJ.
Orozco, J. C. (2017). SISTEMA DE CONTROL PARA REGULAR LA POSICION DE UN SISTEMA BOLA Y BARRA. PhD thesis, UNIVERSIDAD
RAFAEL BELLOSO CHACÍN.
Pabón, A. S. R. and Caamal, F. L. (2017). Modelado, control y simulación de un sistema bola viga por retroalimentación de estados. JÓVENES EN LA
CIENCIA, 3(2):536–541.
Pérez, R. G. A., Mendoza, H. O., Gómez, K. A. C., and de la Cruz, J. A. G. (2018). Desarrollo de una plataforma didáctica para el control de sistemas mecánicos subactuados. Pistas Educativas, 38(118).
Puglesi, A. E. and Bernasconi, M. S. (2012). Equipo educativo para la enseñanza de la mecatrónica, sistema de bola y barra. Revista Iberoamericana de
Ingeniería Mecánica, 16(2):57.
Sala Piqueras, A. (2018). Control por realimentación del estado: asignación de polos (introducción).
Sánchez Santiago, M. et al. (2022). Laboratorio remoto. control de un sistema bola balancín de forma remota vía web.
Sepúlveda Sánchez, F. A. (2021). Desarrollo de una estrategia de control PID para el sistema bola y viga. PhD thesis.
Silva, G. J., Datta, A., and Bhattacharyya, S. P. (2005). PID controllers for time-delay systems, volume 43. Springer.
Valeriano Medina, Y. (2009). Análisis teórico del método de Ziegler-Nichols. PhD thesis, Universidad Central ”Marta Abreu” de Las Villas.
Villamizar, J. V., Agudelo, R. R., and Gómez, P. (2018). Control de temperatura de una autoclave de vapor saturado para la esterilización de instrumental quirúrgico. Revista UIS Ingenierías, 17(2):153–158.
Vincenty, C. G. B., Medina, K. Z. R., and Baez, G. B. (2014). Control robusto del sistema de bola y viga. In LACCEI Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology (LACCEI’2014), pages 1–10.
