Control del péndulo de Furuta usando la técnica de linealización por retroalimentación.

Abstract

En este trabajo de tesis se presenta el procedimiento de diseño e implementación de un controlador obtenido mediante la técnica de linealización por retroalimentación, desarrollado a partir de la proposición de una novedosa función de salida. Este nuevo esquema de control es aplicado al péndulo rotacional invertido, mejor conocido como péndulo de Furuta; tanto para resolver el problema de regulación de posición, como para el problema de control de movimiento o seguimiento de trayectorias de este sistema experimental. Cabe mencionar que en el procedimiento de diseño del controlador, se considera la presencia de los componentes de fricción viscosa y fricción de Coulomb en el modelo dinámico. Para el péndulo de Furuta, se presenta la dinámica cero obtenida a partir de la función de salida propuesta, tanto para el caso de regulación de posición como para el de seguimiento de trayectorias. Así mismo, se presenta el análisis correspondiente de las trayectorias de la dinámica cero para cada uno de los casos mencionados. Finalmente, se realiza una comparativa del desempeño experimental entre el controlador propuesto y una versión modificada de un controlador no lineal de seguimiento de salida reportado en literatura, el cual ha sido reformulado para compensar los términos de fricción viscosa y fricción de Coulomb, con el fin de mejorar su desempeño. __________________________________ In this thesis the design procedure and implementation of a new feedback linearization based controller is presented. The new design is developed from a novel output function proposed. This new control scheme is applied to the rotary inverted pendulum, also known as Furuta pendulum, to solve the position regulation and trajectory tracking problem. It is noteworthy that in the design procedure of the new controller, the terms of viscous friction and Coulomb friction are considered in the dynamic model. For the Furuta pendulum, we present the zero-dynamics obtained from the proposed output function, for both position regulation and trajectory tracking. The corresponding analysis of the zero-dynamics trajectories for both cases is shown as well. Finally, we carry out an experimental performance comparative of the proposed controller and a modified version of a known output tracking controller, which has been modified in order to compensate the viscous friction and Coulomb friction to improve its performance.