Grua
Páginas: 103 (25639 palabras)
Publicado: 5 de julio de 2012
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS
AVANZADOS DEL I.P.N.
DEPARTAMENTO DE CONTROL AUTOMÁTICO
Control con anti-oscilación para una Grúa
en tres dimensiones en tiempo real
TESIS QUE PRESENTA EL
M. en C. Rigoberto Toxqui Toxqui
PARA OBTENER EL GRADO DE
Doctor en Ciencias
En la Especialidad de
Control Automático
DIRECTOR DE TESIS:
Dr. Wen Yu Liu
México, D.F. Agosto del 2006Becario de CONACYT
AGRADECIMIENTOS
A mi asesor:
Dr. Wen Yu Liu
Por su valiosa asesoría, paciencia y consejos otorgados
para concluir con éxito este proyecto.
A los investigadores:
Dr. Rafael Martínez Guerra
Dr. Moisés Bonilla Estrada
Dr. Marco A. Moreno Armendariz
Dr. Andrés Ferreira Ramírez
Por sus comentarios y observaciones para complementar
este trabajo, así como para aceptar serparte del jurado.
A la
Srita. Lucero M. Fernández Campos
Por su apoyo secretarial.
Y finalmente, a mis amigos, compañeros(a) y profesores por
su grata compañía, apoyo y ayuda brindada durante toda
esta formación.
DEDICATORIA
Mi esposa Margarita Palacios Casillas, por su amor y
paciencia, a la memoria de mi hija Rosa del Carmen
Toxqui P., donde ella se encuentre estará siempre ennuestro corazón y a mi hijo Fernando Toxqui Palacios.,
por permitir darme fuerzas para seguir adelante.
A ustedes, mis queridos padres por su comprensión y poyo
incondicional:
Dimas Toxqui T. y Carmen Toxqui A.
A ustedes hermanos:
Venancio, Amador, Raymundo y Alberto
Quienes me han enseñado a no reservar del mundo solo un
rincón tranquilo actuando únicamente vestido con el velo
transparente dela entrega al momento presente, le dedico
este trabajo, fruto de esfuerzo y dedicación continua.
A todas aquellas personas que se dedican
a la noble enseñanza superior que tiene
como finalidad capacitar y avivar a la mente
para pensar.
Principalmente a Dios por brindarme la gentileza y humildad
de acoger con gratitud mi personaje en el teatro de la
creación dejando que el mismo recite supapel.
Índice general
1. Introducción
1
1.1. Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.3. Estructura de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.4. Resumen del control en la grúa . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
3
2. Modelo matemático de una grúa en tres dimensiones
11
2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.2. Modelado matemático del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
2.3. Modelado matemático de la grúa con el método de Newton . . . . . . . . . .
17
2.3.1. Modelosimplificado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
2.3.2. Modelo completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
2.4. Modelado matemático de la grúa utilizando el método de Lagrange . . . . .
23
2.5. Experimentos en tiempo real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
2.5.1. Propiedades de la descripción de la grúa en 3dimensiones . . . . . .
34
2.6. Conclusiones del capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
3. Control PD con anti-oscilación y compensación Neuronal
41
3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
3.2. Control PD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
3.3.Control PD con oscilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
ii
ÍNDICE GENERAL
3.4. Posición de control del PD y compensación neuronal . . . . . . . . . . . . .
49
3.5. Análisis de estabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
3.6. Comparaciones de los experimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56...
AVANZADOS DEL I.P.N.
DEPARTAMENTO DE CONTROL AUTOMÁTICO
Control con anti-oscilación para una Grúa
en tres dimensiones en tiempo real
TESIS QUE PRESENTA EL
M. en C. Rigoberto Toxqui Toxqui
PARA OBTENER EL GRADO DE
Doctor en Ciencias
En la Especialidad de
Control Automático
DIRECTOR DE TESIS:
Dr. Wen Yu Liu
México, D.F. Agosto del 2006Becario de CONACYT
AGRADECIMIENTOS
A mi asesor:
Dr. Wen Yu Liu
Por su valiosa asesoría, paciencia y consejos otorgados
para concluir con éxito este proyecto.
A los investigadores:
Dr. Rafael Martínez Guerra
Dr. Moisés Bonilla Estrada
Dr. Marco A. Moreno Armendariz
Dr. Andrés Ferreira Ramírez
Por sus comentarios y observaciones para complementar
este trabajo, así como para aceptar serparte del jurado.
A la
Srita. Lucero M. Fernández Campos
Por su apoyo secretarial.
Y finalmente, a mis amigos, compañeros(a) y profesores por
su grata compañía, apoyo y ayuda brindada durante toda
esta formación.
DEDICATORIA
Mi esposa Margarita Palacios Casillas, por su amor y
paciencia, a la memoria de mi hija Rosa del Carmen
Toxqui P., donde ella se encuentre estará siempre ennuestro corazón y a mi hijo Fernando Toxqui Palacios.,
por permitir darme fuerzas para seguir adelante.
A ustedes, mis queridos padres por su comprensión y poyo
incondicional:
Dimas Toxqui T. y Carmen Toxqui A.
A ustedes hermanos:
Venancio, Amador, Raymundo y Alberto
Quienes me han enseñado a no reservar del mundo solo un
rincón tranquilo actuando únicamente vestido con el velo
transparente dela entrega al momento presente, le dedico
este trabajo, fruto de esfuerzo y dedicación continua.
A todas aquellas personas que se dedican
a la noble enseñanza superior que tiene
como finalidad capacitar y avivar a la mente
para pensar.
Principalmente a Dios por brindarme la gentileza y humildad
de acoger con gratitud mi personaje en el teatro de la
creación dejando que el mismo recite supapel.
Índice general
1. Introducción
1
1.1. Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.3. Estructura de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.4. Resumen del control en la grúa . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
3
2. Modelo matemático de una grúa en tres dimensiones
11
2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.2. Modelado matemático del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
2.3. Modelado matemático de la grúa con el método de Newton . . . . . . . . . .
17
2.3.1. Modelosimplificado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
2.3.2. Modelo completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
2.4. Modelado matemático de la grúa utilizando el método de Lagrange . . . . .
23
2.5. Experimentos en tiempo real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
2.5.1. Propiedades de la descripción de la grúa en 3dimensiones . . . . . .
34
2.6. Conclusiones del capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
3. Control PD con anti-oscilación y compensación Neuronal
41
3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
3.2. Control PD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
3.3.Control PD con oscilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
ii
ÍNDICE GENERAL
3.4. Posición de control del PD y compensación neuronal . . . . . . . . . . . . .
49
3.5. Análisis de estabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
3.6. Comparaciones de los experimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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