x

¿Aún no está registrado?

Cree su cuenta. Regístrese en Elsevier y obtendrá: información relevante, máxima actualización y promociones exclusivas.

Registrarme ahora
Solicitud de permisos - Ayuda - - Regístrese - Teléfono 902 888 740
Buscar en

FI 2016

0,500
© Thomson Reuters, Journal Citation Reports, 2016

Indexada en:

SCIE /JCR, Scopus, ScienceDirect

Métricas

  • Factor de Impacto: 0,500 (2016)
  • SCImago Journal Rank (SJR):0,212
  • Source Normalized Impact per Paper (SNIP):0,308

© Thomson Reuters, Journal Citation Reports, 2016

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial 2012;9:249-58 - DOI: 10.1016/j.riai.2012.05.008
Modelado y control de un nuevo sistema bola viga con levitación magnética
Modeling and control of a new ball and beam system with magnetic levitation
Pablo Morianoa,??, , Freddy Naranjob,
a Departamento de Electrónica y Ciencias de la Computación, Pontificia Universidad Javeriana, Santiago de Cali, Colombia
b Departamento de Mecatrónica, Universidad Autónoma de Occidente, Santiango de Cali, Colombia
Recibido 20 abril 2011, Aceptado 28 mayo 2012
Resumen

En este artículo se presenta el modelado matemático y control de un nuevo sistema bola viga con levitación magnética. El sistema propuesto, es una combinación de un sistema de levitación magnética de un grado de libertad y un sistema bola viga convencional. De está manera, el sistema resultante es no lineal y subactuado, el cual presenta características que resultan desafiantes desde el punto de vista de control para su uso como banco de pruebas en un laboratorio. El modelo dinámico del sistema es obtenido utilizando el método de Lagrange. Los algoritmos de control no lineal de ganancias programadas y modos deslizantes son utilizados para estabilizar el sistema en simulaciones y pruebas reales.

Abstract

This paper shows the mathematical model and control of a new ball and beam system with magnetic levitation. The proposed system is a combination between the magnetic levitation system of one degree of freedom and the conventional ball and beam system. The given system is nonlinear and under actuate showing interesting characteristics from the control point of view for using it in a control lab. The dynamic model of the system is obtained based on the Lagrange's method. The algorithms of gain scheduling and sliding mode are used to stabilize the system in simulations and in the lab.

Palabras clave
Sistema bola viga, levitación magnética, control por ganancias programadas, control por modos deslizantes
Keywords
Ball and beam system, magnetic levitation, gain scheduling control, sliding mode control
Referencias
Espinosa et al., 1995
Espinosa, U., Aceves, A., Vega, A., Carvajal, C., 1995. Sistema de levitación magnética controlado con lógica difusa y control clásico. Reporte interno del LEA-DGI del ITESM-CEM.
Green et al., 1995
Green, S.A., Hirsch, R.S., Craig, K.C., 1995. Magnetic levitation device as teaching aid for mechatronics at rensselaer. Proc. ASME Dynamic Syst. and Control Division 57 (2), 1047-1052.
Hauser et al., 1992
Hauser, J., Sastry, S., Kokotovic, P., 1992. Nonlinear control via approximate input-output linearization: ball and beam example. IEEE Trans. on Automatic Control 37, 392-398.
Hirschorn, 2002
Hirschorn, R.M., 2002. Incremental sliding mode control of the ball and beam. IEEE Trans. on Automatic Control 47 (10).
Huang and Lin, 1995
Huang, J., Lin, C., 1995. Robust nonlinear control of the ball and beam system. In: Proceedings of the American Control Conference.
Hurley and Wolfle, 1997
Hurley, W.G., Wolfle, W.H., 1997. Electromagnetic design of a magnetic suspension system. IEEE Trans. Educ. 40 (2), 124-130.
Ignatov and Lawrence, 2001
Ignatov, R.P., Lawrence, D.A., 2001. Gain scheduling via control signal interpolation: the ball and beam example. In: Proceedings of the 33rd Southeastern Symposium on System Theory.
Jalili-Kharaajoo et al., 2003
Jalili-Kharaajoo, M., Tousi, M.M., Bagherzadeh, H., Ashari, A.E., 2003. Sliding mode control of voltage-controlled magnetic levitation systems. In: Proceedings of IEEE Conference on Control Applications.
Khalil, 2002
Khalil, H.K., 2002. Nonlinear Systems. 3rd. Edition. Prentice Hall, N.J.
Kim and Kim, 1994
Kim, Y.C., Kim, K.H., 1994. Gain scheduled control of magnetic suspension system. In: Proceedings of the American Control Conference.
Lin et al., 2005
Lin, C.E., Ker, C.C.,Wang, R.T., Chen, C.L., 2005. A new ball and beam system using magnetic suspension actuator. In: Industrial Electronics Society. 31st Annual Conference of IEEE.
Liu et al., 2009
Liu, Z., Yu, F.,Wang, Z., 2009. Application of sliding mode control to design of the inverted pendulum application of sliding mode control to design of the inverted pendulum control system. In: The Ninth International Conference on Electronic Measurement & Instruments.
Lundberg et al., 2004
Lundberg, K.H., Lilienkamp, K.A., Marsden, G., 2004. Low-cost magnetic levitation project kits. IEEE Control Systems Magazine 24 (5), 65-69.
Moriano and Burgos, 2008
Moriano, P., Burgos, E., 2008. Dise??no, construcción y control de un sistema bola viga con levitación magnética. Pontificia Universidad Javeriana.
Ollervides et al., 2010
Ollervides, J., Santibá??nez, V., Llama, M., Dzul, A., 2010. Aplicación de control borroso a un sistema de suspensión magnética: Comparación experimental. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 7 (3), 63-71.
Ramírez, 2002
Ramírez, G.K. T., 2002. Dise??no, construcción y control de una plataforma de levitación magnética. Master's thesis, Departamento de ingeniería eléctrica sección de mecatrónica, centro de investigación y de estudios avanzados del instituto politécnico nacional, México.
Rosales, 2004
Rosales, E.A., 2004. A ball-on-beam project kit. Master's thesis, Massachusetts Institute of Technology.
Santos et al., 1999
Santos, L.D., Simas, H., Rodrigues, A., 1999. Inexpensive apparatus for control laboratory experiments using advanced control methodologies. In: Proceedings of the 38th conference on decision and control.
Shamma and Athans, 1990
Shamma, J., Athans, M., 1990. Analysis of gain scheduled control for nonlinear plants. IEEE Trans. on Automatic Control 35 (8).
Sira-Ramirez, 2000
Sira-Ramirez, H., 2000. On the control of the ball and beam system: A trajectory planning approach. In: Proc. IEEE Conf. Decision and Control. pp. 4042-4047.
Xie et al., 2008
Xie, J., Xu, X., Xie, K., 2008. Modeling and simulation of the inverted pedulum based on granular hybrid system. In: Chinese Control and Decision Conference.
Autor para correspondencia. (Pablo Moriano pamoriano@javerianacali.edu.co)
Copyright © 2011. Elsevier España, S.L.