Pendulo Invertido

PÉNDULO INVERTIDO

CAMILO ANTONIO CANO BARRERA
CARLOS ALFREDO CUARTAS VÉLEZ
JUAN PABLO RESTREPO

PRIMER INFORME
PROYECTO INSTRUMENTAL I
ÁLVARO ANDRÉS VELÁSQUEZ TORRES

UNIVERSIDAD EAFIT
ESCUELA DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
INGENIERIA FISICA
MEDELLIN
2012
CONTENIDO
Pág.
1. INTRODUCCIÓN 4
2. OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS 5
2.1. OBJETIVO GENERAL 5
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS5
3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ESCOGIDO 6
3.1. ANTECEDENTES 6
3.2. JUSTIFICACIÓN 6
4. GENERACIÓN DE ESPECIFICACIONES DE INGENIERIA 8
5. ESTADO DEL ARTE 10
5.1. EL PÉNDULO INVERTIDO 10
5.2. MODELOS MATEMÁTICOS 11
5.3. APLICACIONES 13
5.4. MODELO ALTERNATIVO DE PENDULO INVERTIDO 14
6. METODOLOGÍA 17
6.1. SISTEMA HARDWARE 17
6.2. SISTEMA SOFTWARE 20
7.DIAGRAMACION Y DISEÑO 21
7.1. PROPUESTAS DE DISEÑO DEL DISPOSITIVO 21
7.2. ESQUEMAS DE BLOQUES 22
8. CRONOGRAMA 24
9. CONCLUCIONES 25
10. GLOSARIO 26
11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 27


LISTA DE FIGURAS
Pág.
Fig. 1. Diagrama de fuerzas en el péndulo invertido. 11
Fig. 2. Aplicaciones del péndulo invertido. 13
Fig. 3. Aplicaciones en el campo de la robótica. 14
Fig. 4.Diagrama de cuerpo libre para el péndulo de Furuta. 15
Fig. 5. Montaje del péndulo de Furuta. 15
Fig. 6. Tipos de péndulos invertidos. 16
Fig. 7. Sistema piñón – cremallera. 18
Fig. 8. Motor lineal. 18
Fig. 9. Encoder. 19
Fig. 10. Sistema de riel. 19
Fig. 11. Sistema “oruga”. 25
Fig. 12. Sistema con sierra dentada. 25
Fig. 13. Ubicación y sistema de motor interno. 26
Fig.14. Diagrama de bloques para el sistema físico. 26
Fig. 15. Diagrama de bloques para el controlador. 27

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo de este proyecto consiste en la realización de un dispositivo que parta de la aplicación de técnicas de control para mantener un eje verticalmente a manera de péndulo invertido, el cual habrá de ser utilizado en prácticas de laboratorio, como base parael análisis de futuras aplicaciones basadas en las características y la viabilidad de este. En este trabajo se presentaran alternativas, características y diferentes métodos a partir de los cuales se comenzara a desarrollar el proyecto, por ello se ha de analizar el problema físico y algunas premisas para entender el sistema al cual se le ha de aplicar control.
A partir de una serie de premisas seplanea de manera objetiva encontrar el método más indicado para el desarrollo del proyecto, de manera que satisfaga las necesidades del usuario y cumpla con amplios estándares de ingeniería y diseño, de forma tal que el dispositivo tenga un amplio periodo de utilidad y sea funcionalmente aceptable por el usuario del producto final.
En medio de los diferentes requerimientos del proyecto seabordarán diversos aspectos, en particular se deberá trabajar en lo referente a los sensores que se deberán utilizar para asegurar el correcto funcionamiento del sistema y que las salidas obtenidas del sistema son las salidas deseadas, dado que el dispositivo a realizar necesitara un fuerte enfoque en este tema, basados en el hecho de que los sistemas de control deben optimizar procesos de maneraefectiva, y en este caso un sensor que facilite la obtención de medidas precisas es fundamental. Así también deberán ser estudiados métodos de locomoción para aplicar al dispositivo de manera que sea funcional y se cumplan necesidades que pueda presentar el proyecto durante su desarrollo o las diferentes especificaciones del usuario del producto.
Para finalizar, se estudiarán otros proyectos con baseen identificar ventajas y dificultades de estos y de esta manera poder identificar cómo se pueden utilizar estos para conseguir que el proyecto a realizar cumpla con todas las especificaciones requeridas y además puedan ser innovadores.

2. OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar y controlar un péndulo invertido que se estabilice en posición vertical teniendo...