Diseño y control de un sistema motor-hélice-balancín

Abstract

En el presente proyecto se realiza el diseño de un sistema motor-hélice-balancín, partiendo de un modelo inicial, al que se le realizan una serie de modificaciones en los componentes, para posteriormente realizar el control del sistema conjunto. Un sistema motor-hélice-balancín está formado por una barra que tiene un grado de libertad, el cual es el giro alrededor de un eje vertical. El movimiento es producido por la fuerza de empuje ejercida por un motor con una hélice situado en el extremo libre de la barra. La variación de la velocidad de giro del motor permite controlar la fuerza de empuje, consiguiendo a través de un control adecuado llevar la barra a la posición deseada. La posición se determina a través de la medida del ángulo que forma la barra respecto de la vertical, para calcular este ángulo se plantean dos sensores, en primer lugar una unidad de medidas inerciales (IMU, Inertial Measurement Unit), y en segundo lugar un encoder. Por otro lado, la integración de los datos y el control del sistema se realizan tanto en el entorno de desarrollo de Arduino, como en el entorno Simulink de Matlab, a partir de los cuales podemos, con un ordenador, controlar la velocidad de giro del motor y usar la medida del angulo como realimentación para controlar el sistema. Finalmente se implementan una serie de controladores en el sistema y se incluyen las gráficas con los resultados obtenidos en los correspondientes experimentos.