CONTROL DE SISTEMAS MECNICOS SUBACTUADOS

I. M. EMISAEL ALARCN ALLENDE

Definiciones

Controlar: Significa medir el valor de la variable controlada del sistema y aplicar la variable manipulada al sistema para corregir o limitar la desviacin del valor medido respecto del valor deseado. [1]

Entrada: Se refiere al punto de referencia de inicio con respecto de un sistema. [2]

Planta: una planta puede ser una parte de un equipo, tal vez un conjunto de elementos de una mquina que funcionan juntos, y cuyo objetivo es efectuar una operacin particular. [1]

Sistemas: Es una combinacin de componentes que actan juntos y realizan un objetivo determinado. Un sistema no est necesariamente limitado a los sistemas fsicos. El concepto de sistema se puede aplicar a fenmenos abstractos y dinmicos, como los que se encuentran en economa. Por tanto, la palabra sistema debe interpretarse en un sentido amplio que comprenda sistemas fsicos, biolgicos, econmicos y similares.[1]

SISTEMAS MECNICOS SUBACTUADOS

Desde la dcada de los ochenta, el control de los robots manipuladores se ha estudiado de manera amplia proponindose diversas estrategias de control para resolver el caso de posicionamiento y seguimiento de trayectorias, sujeto a ambientes ideales como inciertos. Existe otra clase de sistemas mecnicos conocidos como subactuados.

UN SISTEMA SUBACTUADO TIENE MENOS ENTRADAS DE CONTROL QUE GRADOS DE LIBERTAD [3]

Algunas de las aplicaciones de los sistemas mecnicos subactudos son robots bpedos, helicpteros, aviones de despegue vertical, satlites y submarinos. Las ventajas que ofrecen este tipo de sistemas son: la reduccin en el peso, bajo costo, bajo consumo de energa y una simple estructura de diseo. En s, todos los sistemas de control se pueden considerar como subactuados porque se tienen que ignorar varios aspectos que nos daran sistemas de orden superior y no lineales

Chen, Y. F. & Huang, A. C. (2011) [4] menciona que la reduccin de entradas hace que el diseo de un controlador para sistemas mecnicos subactuados sea ms complicado. Sin embargo, en los ltimos aos se han reportado varias conclusiones tiles pues se estn desarrollando varias estrategias o mtodos tiles para su estudio.

EJEMPLOS DE SISTEMAS SUBACTUADOS [5]

Carro pndulo invertido:

Consiste en una varilla usada como pndulo, cuyo extremo se une a un eje montado en una plataforma mvil, la varilla se balancea libremente y solamente hay una fuerza que acta sobre el brazo.

Pndulo de rotacin:

Pndulo de reaccin de disco

Similar al anterior, slo que a travs de un movimiento angular, el pndulo unido al brazo, gira libremente. El brazo est rgidamente unido al eje del motor.

El sistema se compone de una varilla usada como pndulo con un disco rotatorio en el extremo final de la varilla, el disco gira actuando directamente por un motor de corriente directa, la varilla del pndulo se balancea sobre el pivote debido al torque del acoplamiento generado por la aceleracin angular del motor.

Sistema bola-viga

Robot planar de uniones elsticas

Este sistema consiste en una bola que se mueve a lo largo de la viga debido a una fuerza aplicada directamente a la bola

Este sistema consiste en un brazo con dos eslabones que se mueven en un plano horizontal perpendicular a la fuerza de gravedad, el primer eslabn est unido a un eje sobre el cual rota libremente al aplicarle directamente un par y un segundo eslabn est unido al primero por una unin elstica como un resorte o un hule de plstico.

Referencias [1] Ogata, K. Ingeniera de control moderna Editorial: Pearson 5ta Edicin.

[2] Nise, N. S., Sistemas de control para ingeniera Compaa Editora Continental, Primera reimpresin, Mxico 2004.

[3] Jurez Luna, V. M., Aguilar Duque, J. I., Salinas Coronado, J. (2012) Diseo de controladores para un sistema subatuado. DIFU100ci@. Vol. 6, No.1 Pginas 14 a la 17.

[4] ET Control Theory Appl., 2012, Vol. 6, Iss. 1, pp. 103110

[5] Puga Guzman S. A. (2005). Diseo de controladores robustospara sistemas mecnicos subactuados (Tsis indita de maestra). Instituto Politcnico Nacional, Tijuana, Baja Californio, Mxico.