A low-cost didactic module for testing advanced control algorithms

Abstract

Los módulos comerciales para el aprendizaje de sistemas de control avanzados no son muy comunes y algunos son muy costosos debido a sus sensores, electrónica y licencia. Hay un área abierta para desarrollar y construir módulos didácticos para mejorar el proceso de aprendizaje mediante la experimentación en sistemas físicos reales. En particular, el péndulo invertido de carro es un sistema físico clásico muy utilizado en las últimas décadas. Proponemos un péndulo invertido de carro llamado MoDiCA-X como un módulo didáctico de bajo costo con hardware y software de código abierto. Es un sistema electromecánico factible de construir y fácil de modificar. Las partes mecánicas del módulo son sólidos impresos en 3D y también se pueden replicar fácilmente. En cuanto a la programación, se puede modificar el control aplicado al sistema, ya que utiliza lenguajes de programación C/C++ que son muy utilizados en la comunidad académica. El módulo está equipado con dos sensores muy comerciales, son fáciles de instalar y quitar; ambos adquieren la actitud de péndulo y la posición del coche. Los actuadores son cuatro motores eléctricos de CC acoplados a las ruedas del automóvil para proporcionar la velocidad y el par adecuados a cada eje de forma independiente. Validamos el rendimiento del módulo aplicando un algoritmo regulador cuadrático lineal multivariable (LQR).