Control de un ball & beam con Matlab y lego NXT

• Mariño Lizarazo, Daniel Leonardo ; Tumialan Borja, Jose Antonio ^[1]
  1. [1] Universidad De La Salle
• Localización: Visión electrónica, ISSN 1909-9746, ISSN-e 2248-4728, Vol. 8, Nº. 2, 2014, págs. 39-48
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Ball & beam control system using matlab and lego nxt
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• Resumen
  • español

    Los LEGOR© Mindstorms NXT se utilizan ampliamente en los cursos de pregrado y pos-grado en temas relacionados con la robótica y control. Sin embargo, en otras áreas de ingeniería como la adquisición de datos y filtrado de señales, pueden emplearse en las prácticas de laboratorio para afianzar la comprensión de dichos conceptos a través de herramientas educativas físicas que deben ser de bajo costo, fácil uso y de aplicación multi-propósito,de manera que motive el aprendizaje de los estudiantes. El presente artículo describe el estudio que soporta la utilización de los LEGO Mindstorms NXT (Ball & Bem) como una plataforma de formación, sin imitar el enfoque de kits comerciales, presentando un problema típico de control de bola y viga. Para ello, se define un prototipo construido e instrumentado con los sensores y actuadores estándar de Lego, para su posterior modelamiento, identificación y simulación, utilizando el software MatlabR©. Se diseñan tres controladores: un control en cascada, y dos controles en el espacio de observadores de estado (retroalimentación: proporcional e integral), que una vez simulados se implementan en el prototipo utilizando el software BricxCC, obteniéndose as ́ı resultados satisfactorios:respuesta suave sin error de posición y estabilidad, en la simulación y en el prototipo,respectivamente, as ́ı como el equilibrio de la bola para los controladores en estado permanente, con un tiempo de asentamiento entre 1.5 y 3 s.

  • español

    The LEGO Mindstorms NXT, are being used today in graduate and undergraduate courses especially on issues related to robotics and control, but in other engineering issues, such as data acquisition and signal filtering can be easily used to strengthen the understanding of those concepts in the labs . These practices require physical educational tools should be inexpensive, easy to use and multi -purpose application form that encourages student learning. In the present study we use only LEGO Mindstorms NXT (Ball & Beam) as a training platform, but not imitating the same commercial kits approach because it presents a typical problem of ball and beam control. The prototype was built and instrumented with sensors and actuators LEGO standard for subsequent modeling, identification and simulation using the Matlab R software. Three controllers were designed, the first is a cascade control and the other two are state space observer’s control (feedback: proportional and integral). Once simulated controllers are implemented in software using BricxCC prototype, where the results were satisfactory, showing the balance of the ball to the three controllers, each different features presented in steady state and a settling time that varies between 1.5 and 3 seconds