Diseño, construcción y control de un sistema carro-péndulo de bajo costo mediante PID y filtro de Kalman sobre Arduino para la enseñanza del control automático

Martín Y. Leonardo Hernández; Luis G. Maye Polvadera; Alan M. Martínez Hernández; José L. Bautista González; Juan S. Mejía Acosta; Mario O. Ordaz Oliver; Justo F. Montiel Hernández

doi:10.29057/escs.v13i26.17267

Autores/as

Martín Y. Leonardo Hernández Tecnológico Nacional México | Instituto Tecnológico de Pachuca | Pachuca de Soto-Hidalgo | México https://orcid.org/0009-0002-6180-6545
Luis G. Maye Polvadera Tecnológico Nacional México | Instituto Tecnológico de Pachuca | Pachuca de Soto-Hidalgo | México https://orcid.org/0009-0006-7685-2412
Alan M. Martínez Hernández Tecnológico Nacional México | Instituto Tecnológico de Pachuca | Pachuca de Soto-Hidalgo | México https://orcid.org/0009-0008-6418-3463
José L. Bautista González Tecnológico Nacional México | Instituto Tecnológico de Pachuca | Pachuca de Soto-Hidalgo | México https://orcid.org/0009-0000-7510-4435
Juan S. Mejía Acosta Universidad La Salle Pachuca | Pachuca de Soto-Hidalgo | México https://orcid.org/0009-0007-5504-1546
Mario O. Ordaz Oliver Tecnológico Nacional México | Instituto Tecnológico de Pachuca | Pachuca de Soto-Hidalgo | México https://orcid.org/0000-0002-9302-0988
Justo F. Montiel Hernández Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo | Escuela Superior de Ciudad Sahagún | Ciudad Sahagún-Hidalgo | México https://orcid.org/0000-0001-6890-6069

DOI:

https://doi.org/10.29057/escs.v13i26.17267

Palabras clave:

Control automático, Potenciómetro de precisión, , Puente H, Señal PWM, Actuador

Resumen

El carro–péndulo es un sistema que comúnmente se utiliza en el estudio del control automático, pues es ampliamente utilizado para analizar los principios de estabilidad y realimentación de variables. Sin embargo, es frecuente encontrar prototipos comerciales de este sistema de alto costos y en consecuencia de difícil acceso para entornos académicos. En este trabajo se presenta el diseño y la construcción de un prototipo de bajo costo, el cual es elaborado con materiales y herramientas que son accesibles para los estudiantes de ingeniería. El sistema desarrollado en este trabajo utiliza una placa Arduino como unidad de procesamiento y control, para accionar el motor que mueve al carro y ejecutando un controlador PID que es complementado con un filtro de Kalman. Estos son implementados sin el uso de librerías con el propósito de reforzar el aprendizaje de fundamentos como programación y control. Aun con la limitación de no tener un sensor de posición para el carro, el control logra estabilizar la barra de forma temporal alrededor de su posición vertical, esto permite demostrar su viabilidad como herramienta didáctica de bajo costo para la enseñanza de control automático en la ingeniería.

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