Diseño y simulación de un controlador y regulador cuadrático lineal (LQR) con aplicación de filtros de Kalman (LQG), para complementar las materias de sistemas dinámicos y control en la Universidad Industrial de Santander. (2023)
La orientación que ha tomado la industria hoy en día va direccionada hacia el aumento de los niveles de automatización y digitalización en los procesos industriales. Por lo que resulta de gran importancia, dentro de este contexto, el estudio de disciplinas que vayan acorde con el desarrollo industrial actual, un ejemplo de esto es la ingeniería de control, una disciplina que aplica la teoría de control para obtener sistemas con comportamientos deseados. Por consiguiente, resulta relevante manejar los principios relacionados a esta rama de la ingeniería, para esto, se plantea el péndulo invertido como un sistema de control correspondiente a un sistema dinámico no lineal e inestable, el cual constituye a uno de los ejemplos académicos más destacados en la teoría de control, debido a que permite la aplicación de diferentes técnicas de regulación y seguimiento de una o varias variables a controlar, sirviendo como base para el estudio de dichas técnicas en sistemas más complejos. En este proyecto se modelará y simulará en señales de tiempo discreto en los programas de Matlab y Simulink, el comportamiento físico del péndulo invertido como un sistema de control moderno en espacio de estados, cuyas técnicas de control a aplicar para lograr la estabilización del péndulo corresponden al control optimo del sistema. Estas técnicas son LQR (regulador cuadrático lineal) y LQG (control lineal cuadrático gaussiano) la cual implementa el filtro de Kalman a un controlador LQR, una vez realizados los controladores se comparan entre sí. Estos códigos de simulación, la comparación entre las técnicas de control y una total de 6 videos acerca del proyecto como material audiovisual explicativo para los estudiantes, sirven como herramientas pedagógicas a la hora de estudiar los principios básicos de control moderno y optimo en materias de la escuela de ingeniería mecánica de la Universidad Industrial de Santander, tales como sistemas dinámicos e ingeniería de control.