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Este proyecto tiene como propósito el control de un péndulo de Furuta; el cual, presenta una naturaleza compleja como su dinámica rápida, no lineal, inestabilidad, acoplamiento de variables, sensibilidad a las perturbaciones; además de ser un sistema subactuado. La metodología planteada resalta cuatro fases principales; partiendo por un diseño CAD básico de la estructura del sistema en SOLIDWORKS, de modo que se pudiera obtener el valor de algunas variables necesarias para el modelado dinámico; el cual, se realizó mediante el formalismo Lagrangiano. Luego, se simuló el modelo teórico en Simulink y el modelo CAD importado en el entorno SimMechanics-MATLAB configurado con su respectivo Denavit-Hartenberg, de manera que se pudiera validar el modelo matemático. Finalmente, se realizó una linealización mediante series de Taylor para el diseño del control predictivo monovariable en espacio de estados; que por consiguiente, fue luego extendido al caso multivariable; seguido a esto, se diseñó un controlador difuso para el problema de levantamiento del péndulo. La principal contribución, es el control multivariable del péndulo de Furuta en el entorno SimMechanics de modo que no es necesario la creación de una plataforma 3D para una visualización del modelo CAD. This project aims to control a pendulum of Furuta; which presents a complex nature such as its fast and nonlinear dynamics, instability, coupled of variables, sensitivity to perturbations and, in addition, being an underactuated system. The methodology outlined highlights four main phases; starting with a basic CAD design of the system structure in SOLIDWORKS, so that the value of some variables needed for dynamic modeling could be obtained; which was made by the Lagrangian formalism. Then, the theoretical model was simulated in Simulink and the CAD model imported in the SimMechanics-MATLAB environment configured with its respective Denavit-Hartenberg, so that the mathematical model could be validated. Finally, a linearization was done by Taylor series for the design of the monovariable predictive control in state space; which was then extended to the multivariate case; followed by this, a fuzzy controller was designed for the pendulum lifting problem. The main contribution is the multivariate control of the Furuta pendulum in the SimMechanics environment so that it is not necessary to create a 3D platform for visualization of the CAD model. Ingeniero Mecatrónico Pregrado |
