Diseño e implementación de un sistema de control por retroalimentación de variables de estado para una plataforma Ball and Plate

• Moncada Diaz, Rosnnel David ^[1] ; Rodriguez Diaz, Oscar Oswaldo ^[1]
  1. [1] Universidad Pedagógica y tecnológica de Colombia
• Localización: Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, ISSN-e 2500-8625, ISSN 1692-7257, Vol. 1, Nº. 43, 2024 (Ejemplar dedicado a: January - June), págs. 92-98
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Design and implementation of a state feedback control system for a Ball and Plate platform
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    El presente artículo mostrará el modelamiento, desarrollo e implementación de un sistema de control LQR PI-Vectorial para una planta electromecánica de dos ejes de libertad, en este caso un “Ball and Plate”. Un controlador LQR PI-vectorial mejora en gran medida los tiempos de respuesta del sistema, permitiendo de esta forma reducir drásticamente sus errores en estado estacionario y provee una rápida respuesta ante perturbaciones externas aplicadas. Esto es óptimo para esta aplicación pues es necesario tener acciones de control rápidas y precisas que harán que la bola se mantenga en la posición de referencia deseada. Se utiliza para la adquisición de datos un sensor piezoeléctrico resistivo de dos ejes, el cual entrega los datos de la posición actual de la bola a un Arduino Mega que tiene como función aplicar los algoritmos implementados de lectura, para posteriormente enviar las acciones de control necesarias a dos servomotores MG995 que se encargan de alterar la posición de la bola mediante el balanceo de esta en los dos ejes de libertad. Se utiliza el software Matlab y su herramienta de simulación Simulink para la obtención de las distintas constantes del controlador y la simulación del lazo de control.

  • English

    This article will show the modeling, development and implementation of a PI-Vector LQR control system for an electromechanical plant with two freedom axes, in this case a “Ball and Plate”. A PI-vector LQR controller greatly improves the system's response times, thus allowing its steady-state errors to be drastically reduced and providing a rapid response to applied external disturbances. This is optimal for this application since it is necessary to have quick and precise control actions that will keep the ball in the desired reference position. This will be achieved through the acquisition of data from a two-axis resistive piezoelectric sensor, which delivers the data of the current position of the ball to an Arduino Mega whose function is to apply the implemented algorithms of reading, to later send the control actions to two MG-995 servo motors that will be responsible for altering the position of the ball by balancing it in the two axes of freedom. The Matlab software and its simulation tool Simulink will be used to obtain the different controller constants and simulate the control loop.