Revisión de los tipos de control para los sistemas bola y placa
Palabras clave:
bola y placa, sistemas de control, técnicas de control, no-linear, multivariableResumen
En este artículo se realizó una revisión de los diferentes tipos de control para el posicionamiento de sistemas bola y placa (B&P). Se inició analizando la estructura básica que debe tener un sistema B&P, sus propiedades y problemas que se presentan para el control de seguimiento de ruta; el mismo se subdivide en dos: el control de posición de la bola y el control del ángulo de placa. Posteriormente, se revisaron los algoritmos generales básicos; para el modelado matemático los más utilizados son las ecuaciones de Euler-Lagrange, la teoría de estabilidad de Lyapunov y los criterios de estabilidad de Routh. Para el control lo más común son los ciclos con doble retroalimentación utilizando las técnicas de control más comunes: control de modo deslizante (SMC, por sus siglas en inglés), controlador proporcional-integral-derivativo (PID) y los controladores de lógica difusa (FLC, por sus siglas en inglés). En algunos artículos no solo se utiliza estos controladores solos; sino también en combinación de los mismos con otras técnicas como inteligencia artificial, redes neuronales, visión artificial, entre otros. Finalmente, se muestra una tabla en la que se observa el rendimiento del algoritmo de cada control revisado.
Citas
A.N. Hunde. (2011). Design of Fuzzy Sliding Mode Controller for The Ball and Plate System.
Andrews, G., Hermann, A., & Colasuonno, C. (2004). Ball on Plate Balancing System.
Awtar, S., Bernard, C., Boklund, N., Master, A., Ueda, D., & Craig, K. (2002). Mechatron- ic design of a ball-on-plate balancing system. Mechatronics, 12(2), 217–228. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/ S0957-4158(01)00062-9
Borah, M., Roy, P., & Roy, B. K. B. K. (2018). En-hanced Performance in Trajectory Track- ing of a Ball and Plate System using Frac- tional Order Controller. IETE Journal of Research, 64(1), 76–86. https://doi.org/10.1080/03772063.2017.1343157
Braescu, F. C., Ferariu, L., Gilca, R., & Bordianu, V. (2012). Ball on plate balancing system for multi-discipline educational purposes. 2012 16th International Conference on System Theory, Control and Computing, ICSTCC 2012 - Joint Conference Proceed- ings, 1–6.
Chevalier, A., Copot, C., Ionescu, C. M., & Key- ser, R. De. (2016). Automatic calibration with robust control of a six DoF mecha- tronic system. Mechatronics, 35, 102–108. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. mechatronics.2016.01.005
Duan, H., Tian, Y., & Wang, G. (2010). Trajecto- ry tracking controller design of high-order ball and plate system based on improved auto-disturbance rejection controller. ISS- CAA2010 - 3rd International Symposium on Systems and Control in Aeronautics and Astronautics, (m), 80–85. https://doi. org/10.1109/ISSCAA.2010.5633233
Fabregas, E., Chacón, J., Dormido-Canto, S., Farias, G., & Dormido, S. (2015). Virtual Laboratory of the Ball and Plate System. IFAC-PapersOnLine, 48(29), 152–157. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. ifacol.2015.11.229
Fan, X., Zhang, N., & Teng, S. (2004). Trajectory planning and tracking of ball and plate system using hierarchical fuzzy control scheme. Fuzzy Sets and Systems, 144(2), 297–312. https://doi.org/https://doi. org/10.1016/S0165-0114(03)00135-0
Han, J., & Liu, F. (2016). Positioning control re- search on Ball&Plate system based on Kalman filter. Proceedings - 2016 8th International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cyberne- tics, IHMSC 2016, 1, 420–424. https://doi. org/10.1109/IHMSC.2016.196
Han, K., Tian, Y., Kong, Y., Li, J., & Zhang, Y. (2012). Tracking control of ball and plate system using a improved PSO on-line training PID neural network. 2012 IEEE International Conference on Mechatronics and Auto- mation, ICMA 2012, 2297–2302. https:// doi.org/10.1109/ICMA.2012.6285702
Hung, J. Y., & Hung, J. C. (1994). Chatter re- duction in variable structure control. IE- CON Proceedings (Industrial Electronics Conference), 3, 1914–1918. https://doi. org/10.1109/iecon.1994.398110
Jeon, J.-H., & Hyun, C.-H. (2017). Adaptive sli- ding mode control of ball and plate sys- tems for its practical application. 2017 2nd International Conference on Control and Robotics Engineering, ICCRE 2017, 119–123. https://doi.org/10.1109/IC- CRE.2017.7935054
Kalúz, M., Klaučo, M., Čirka, L., & Fikar, M. (2019). Flexy2: A Portable Laboratory Device for Control Engineering Educa- tion. IFAC-PapersOnLine, 52(9), 42–47. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. ifacol.2019.08.121
KASSEM, A., HADDAD, H., & ALBITAR, C. (2015). Commparison Between Different Methods of Control of Ball and Plate System with 6DOF Stewart Platform. IFAC-PapersOn- Line, 48(11), 47–52. https://doi.org/https:// doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.09.158
Kasula, A., Thakur, P., & Menon, M. K. K. (2018). GUI based Control Scheme for Ball-on- Plate System using Computer Vision. 2018 IEEE Western New York Image and Signal Processing Workshop, WNYISPW 2018. https://doi.org/10.1109/WNY- IPW.2018.8576461
Knuplei, A., Chowdhury, A., & Sveeko, R. (2003). Modeling and control design for the ball and plate system. 1064–1067.
Köse E., Abacı K., A. S. (2010). Mekanik Sistemler- in PID ve Kayma Kipli Kontrol ile Modellen- mesi ve Analizi, Elektrik-Elektronik ve Bilgi- sayar Mühendisliği Sempozyumu. 2–6.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2020 Darío Fernando Yépez Ponce
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
La revista de Investigación Tecnológica ISTCT es una publicación de Acceso Abierto (Open Access), cuyos contenidos se difunden bajo una licencia Creative Commons Atribución-No Comercial (CC-BY NC 4.0 Internacional). Todos los artículos publicados en la revista de Investigación Tecnológica ISTCT se difunden en Acceso Abierto y están disponibles en línea de forma gratuita inmediatamente después de la publicación.
Esta revista proporciona metadatos para servicios de indexación de terceros a través de la iniciativa de archivos abiertos.
La revista de Investigación Tecnológica ISTCT reconoce y respeta el derecho moral de los autores, así como la titularidad del derecho patrimonial, el cual será transferido de forma no exclusiva a la revista para permitir su difusión legal en Acceso Abierto.
La revista de Investigación Tecnológica ISTCT no reserva los derechos de publicación de los artículos. Los autores podrán distribuir su propio material en cualquier otro medio o soporte, siempre y cuando sea sin fines comerciales, informando a los editores que el trabajo será publicado nuevamente y dando el crédito correspondiente a la revista de Investigación Tecnológica ISTCT.
Los autores pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre y cuando indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en "Revista de Investigación Tecnológica ISTCT". En caso de reproducción deberá constar una nota similar a la siguiente:
"Este texto se publicó originalmente en REVISTA DE INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA ISTCT N° --, sección -----, número de páginas, año de publicación."
Se recomienda a los autores publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) en la versión final publicada por REVISTA DE INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA ISTCT, ya que puede conducir a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access).
Las publicaciones en esta revista, por su carácter gratuito, no da derecho a remuneración económica alguna a los autores.
