Prototipo didáctico basado en el concepto de un helicóptero de dos grados de libertad para la universidad El Bosque
Este proyecto contempla el diseño y construcción de un prototipo didáctico de dos grados de libertad de múltiples entradas y salidas (SISO), de bajo costo, flexible, no lineal y escalable. Este prototipo se centra en el concepto de un helicóptero que este acoplado desde su centro de gravedad a una b...
- Autores:
-
Bermúdez Ramírez, Erika Andrea
- Tipo de recurso:
- https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad El Bosque
- Repositorio:
- Repositorio U. El Bosque
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/12304
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12495/12304
- Palabra clave:
- PID
Sistema MIMO
Diseño
Fuerzas Aerodinámicas
Interfaz.
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Este proyecto contempla el diseño y construcción de un prototipo didáctico de dos grados de libertad de múltiples entradas y salidas (SISO), de bajo costo, flexible, no lineal y escalable. Este prototipo se centra en el concepto de un helicóptero que este acoplado desde su centro de gravedad a una base fija. Se tiene un pivote central, generando dos movimientos angulares, dentro del eje z y en el eje x. Encontrando así, en cada extremo un motor sujeto con una hélice respectivamente, donde se genera el movimiento del sistema a través del empuje de este. Se diseñaron estrategias de control y el algoritmo a utilizar en base a la técnica tradicional (PID). Su implementación se realizó utilizando un computador y con el soporte del software Matlab-Simulink, Python y aplicación de Arduino. En resumen, se desarrolló un prototipo con los principios de un sistema (MIMO) no lineal, con ángulo de ataque de rotores fijos y fuerzas aerodinámicas, controlando las velocidades de los motores. Se diseñaron los controladores y se implementó aplicaciones en tiempo real con diversas estrategias de control y sus respectivas interfaces de visualización de datos. Se obtuvo un controlador horizontal de seguimiento y una estabilización proporcionada por la estrategia (PID) con compensación de gravedad. |
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[1] European Union Aviation Safety Agency, «EASA Pro,» 12 Marzo 2015. [En línea]. Available: https://www.easa.europa.eu/en/newsroom-and-events/news/easa-presents-new-regulatory-approach-remotely-piloted-aircraft-rpas. [Último acceso: 29 Octubre 2018]. [2] Airplanesandplanets, «INICIOS EN LA AVIACIÓN,» LE AERONAUTICS N' SPACE, 2018. [3] V. Delgado, «Historia de los drones,» http://eldrone.es/historia-de-los-drones/. [4] Wright Brothers Aeroplane Company, «Wright Brothers National Memorial,» National Park Service, 14 04 2015. [En línea]. Available: https://www.nps.gov/wrbr/espanol/index.htm. [Último acceso: 02 04 2022]. [5] Imperial War Museums , «First World War Aviation,» Imperial War Museums, 2024. [En línea]. Available: https://www.iwm.org.uk/. [6] Smithsonian National Air and Space Museum, «The Golden Age of Flight.,» Smithsonian, 2024. [En línea]. Available: https://airandspace.si.edu/. [7] Library of Congress, «Aviation during World War II,» 2009. [En línea]. Available: https://www.loc.gov/collections/world-war-ii-maps-and-documents/articles-and-essays/aviation-during-world-war-ii/. [8] National Museum of the United States Air Force, «The Jet Age,» [En línea]. Available: https://www.nationalmuseum.af.mil/. [9] NASA, «Human Spaceflight,» 2011. [En línea]. Available: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/main/index.html. [10] Smithsonian National Air and Space Museum, «Unmanned Aerial Vehicles: Kettering Bug,» [En línea]. Available: https://airandspace.si.edu/collection-objects/kettering-bug. [11] U.S. Air Force Museum, «MQ-1 Predator Unmanned Aerial Vehicle (UAV),» [En línea]. Available: https://www.nationalmuseum.af.mil/Visit/Museum-Exhibits/Fact-. [12] Federal Aviation Administration, «Unmanned Aircraft Systems (UAS),» [En línea]. Available: https://www.faa.gov/uas/. [13] IEEE Spectrum. (2018)., «The Drone Era: A Visual Exploration,» [En línea]. Available: https://spectrum.ieee.org/static/the-drone-era. [14] INVISION, «Quanser INNOVATE-EDUCATE,» 10 2021. [En línea]. Available: https://www.quanser.com/products/3-dof-helicopter/. [15] J. C. Torres, P. Sanchez, F. Reyes, A. Michua, B. Calderón, J. Cid, E. López y J. Cebada, «Obtención del Modelo Dinámico de un Sistema Mecatrónico Tipo Helicóptero de Dos Gardos de Libertad,» Asociación Mexicana de Mecatrónica A.C, vol. 8, pp. 226-230, 2009. [16] E. Gonzalez, E. Bugarin y B. Aguilar, «Control par-calculado para el cabeceo del helicóptero Quanser de 2GDL,» vol. 1, pp. 84-89, 2020. [17] A. A. Marin López y A. J. Bedoya Gonzalez, DISEÑO Y CONTROL MULTIVARIABLE DE UN HELICÓPTERO DE DOS GRADOS DE LIBERTAD, PEREIRA-RISARALDA, 2013. [18] B. Lagos, D. Mera, R. Cedeño y R. Pachay, «TRANSMISORES,» 16 01 2019. [En línea]. Available: https://alumnocdoc.wixsite.com/ingprocesos/post/transmisores. [Último acceso: 21 10 2021]. [19] Javier Martin, «Transmisor,» EduRed, 2011. [20] I. James, «HardwareLibre,» 22 6 2012. [En línea]. Available: https://www.hwlibre.com/motor-brushless/. [21] M. A. Pernia, «Conceptos Básicos de Máquinas de corriente continua,» Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal, 2011. [22] InvenSense, Datasheet MPU6050, 2021. [23] I. The MathWorks, «1,» Matlab, MathWorks, 09 2014. [En línea]. Available: https://la.mathworks.com/products/matlab.html. [Último acceso: 21 10 2021]. [24] J. C. Torres, P. Sánchez, F. Reyes, A. Michua, B. Calderón, J. Cid, E. López y J. G. Cebada, Obtención del Modelo Dinámico de un Sistema Mecatrónico Tipo Helicóptero de Dos Grados de Libertad, Veracruz, Veracruz: 8º Congreso Nacional de Mecatrónica, 2009. [25] E. H. B. Barreto, CONTROL ROBUSTO DE UN HELICÓPTERO DE DOS GRADOS DE LIBERTAD PIVOTADO, Bogota, D.C: Universidad Santo Tomás, 2017. |
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Su implementación se realizó utilizando un computador y con el soporte del software Matlab-Simulink, Python y aplicación de Arduino. En resumen, se desarrolló un prototipo con los principios de un sistema (MIMO) no lineal, con ángulo de ataque de rotores fijos y fuerzas aerodinámicas, controlando las velocidades de los motores. Se diseñaron los controladores y se implementó aplicaciones en tiempo real con diversas estrategias de control y sus respectivas interfaces de visualización de datos. Se obtuvo un controlador horizontal de seguimiento y una estabilización proporcionada por la estrategia (PID) con compensación de gravedad.Universidad el BosqueIngeniero ElectrónicoPregradoThis project includes the design and construction of a low-cost, flexible, non-linear and scalable two-degree-of-freedom multiple input and output (SISO) educational prototype. This prototype focuses on the concept of a helicopter that is coupled from its center of gravity to a fixed base. There is a central pivot, generating two angular movements, within the z axis and in the x axis. Thus finding, at each end, a motor held with a propeller respectively, where the movement of the system is generated through its thrust. Control strategies and the algorithm to be used were designed based on the traditional technique (PID). Its implementation was carried out using a computer and with the support of Matlab-Simulink software, Python and Arduino application. In summary, a prototype was developed with the principles of a nonlinear (MIMO) system, with angle of attack of fixed rotors and aerodynamic forces, controlling the speeds of the engines. Controllers were designed and real-time applications were implemented with various control strategies and their respective data visualization interfaces. A horizontal tracking controller and strategy-provided stabilization (PID) with gravity compensation were obtained.application/pdfPIDSistema MIMODiseñoFuerzas AerodinámicasInterfaz.621.381PIDMIMO systemDesignAerodynamic ForcesInterfacePrototipo didáctico basado en el concepto de un helicóptero de dos grados de libertad para la universidad El BosqueEducational prototype based on the concept of a two-degree-of-freedom helicopter for El Bosque UniversityIngeniería ElectrónicaUniversidad El BosqueFacultad de IngenieríaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa[1] European Union Aviation Safety Agency, «EASA Pro,» 12 Marzo 2015. [En línea]. Available: https://www.easa.europa.eu/en/newsroom-and-events/news/easa-presents-new-regulatory-approach-remotely-piloted-aircraft-rpas. [Último acceso: 29 Octubre 2018].[2] Airplanesandplanets, «INICIOS EN LA AVIACIÓN,» LE AERONAUTICS N' SPACE, 2018.[3] V. Delgado, «Historia de los drones,» http://eldrone.es/historia-de-los-drones/.[4] Wright Brothers Aeroplane Company, «Wright Brothers National Memorial,» National Park Service, 14 04 2015. [En línea]. Available: https://www.nps.gov/wrbr/espanol/index.htm. [Último acceso: 02 04 2022].[5] Imperial War Museums , «First World War Aviation,» Imperial War Museums, 2024. [En línea]. Available: https://www.iwm.org.uk/.[6] Smithsonian National Air and Space Museum, «The Golden Age of Flight.,» Smithsonian, 2024. [En línea]. Available: https://airandspace.si.edu/.[7] Library of Congress, «Aviation during World War II,» 2009. [En línea]. Available: https://www.loc.gov/collections/world-war-ii-maps-and-documents/articles-and-essays/aviation-during-world-war-ii/.[8] National Museum of the United States Air Force, «The Jet Age,» [En línea]. 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Cebada, «Obtención del Modelo Dinámico de un Sistema Mecatrónico Tipo Helicóptero de Dos Gardos de Libertad,» Asociación Mexicana de Mecatrónica A.C, vol. 8, pp. 226-230, 2009.[16] E. Gonzalez, E. Bugarin y B. Aguilar, «Control par-calculado para el cabeceo del helicóptero Quanser de 2GDL,» vol. 1, pp. 84-89, 2020.[17] A. A. Marin López y A. J. Bedoya Gonzalez, DISEÑO Y CONTROL MULTIVARIABLE DE UN HELICÓPTERO DE DOS GRADOS DE LIBERTAD, PEREIRA-RISARALDA, 2013.[18] B. Lagos, D. Mera, R. Cedeño y R. Pachay, «TRANSMISORES,» 16 01 2019. [En línea]. Available: https://alumnocdoc.wixsite.com/ingprocesos/post/transmisores. [Último acceso: 21 10 2021].[19] Javier Martin, «Transmisor,» EduRed, 2011.[20] I. James, «HardwareLibre,» 22 6 2012. [En línea]. Available: https://www.hwlibre.com/motor-brushless/.[21] M. A. Pernia, «Conceptos Básicos de Máquinas de corriente continua,» Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal, 2011.[22] InvenSense, Datasheet MPU6050, 2021.[23] I. 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Barreto, CONTROL ROBUSTO DE UN HELICÓPTERO DE DOS GRADOS DE LIBERTAD PIVOTADO, Bogota, D.C: Universidad Santo Tomás, 2017.Acceso cerradoinfo:eu-repo/semantics/closedAccess http://purl.org/coar/access_right/c_14cbspaLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82000https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/74a4dba0-ef8a-486c-825b-eb653fd382fe/download17cc15b951e7cc6b3728a574117320f9MD54Anexo 1 Acta de grado.pdfapplication/pdf194476https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/dedea603-1998-4e8e-b61e-ec3b190fe11a/downloade45fd54e154ee17b3cf649ce6cf4bb98MD512Anexo 2 Manual de usuario.pdfapplication/pdf3848085https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/2e37caa1-f0a9-4fa2-8c06-0f0cc8747c41/download1381062269e22f44211bb32f1f0cc586MD514Carta de autorización.pdfapplication/pdf172348https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/e321c23c-dce2-4260-8956-45e34ebe5a04/downloada5d9f70bd80c4e350d6ac0e5250ff460MD517CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8899https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/5a3c0216-0ef6-42a7-9ae6-663bf1cd91fc/download3b6ce8e9e36c89875e8cf39962fe8920MD55ORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf3843943https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/354529c3-b83b-4973-b3ff-9d8729441bb0/download841bf0aed144c19490e321d863338ef3MD511TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain103316https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/da74d253-08b1-45d4-8f04-f1ce7acd6954/downloade6ca57c0a61169ad417dc01cb1902bdaMD515THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3010https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/d810a48a-4351-44d9-9e5a-6a616abea5ec/download5d7c19af87994c48edc4ea428e10caf2MD51620.500.12495/12304oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/123042024-06-11 10:40:52.529embargo2029-06-06https://repositorio.unbosque.edu.coRepositorio Institucional Universidad El Bosquebibliotecas@biteca.com |