Vídeos de sistemas realimentados

A continuación se muestran algunos ejemplos de sistemas que emplean control:

• Puente grúa 3D (vídeo 1), (vídeo 2). En los dos vídeos a continuación se muestra una maqueta de un puente grua 3D, en el que se posiciona la carga en cualquier punto del espacio evitando al mismo tiempo las oscilaciones ("penduleo"), actuando mediante la posición 2D de la base:

• Control de péndulo invertido. El objetivo es mantener el péndulo en posición invertida (hacia arriba) variando la posición de su base. Este problema de control tiene mucha similitud con el control de equilibrio de un robot sobre 2 ruedas, a su vez un problema idéntico al de control de equilibrio de un Segway. En este vídeo vemos un robot que mantiene en todo momento el equilibrio sobre sólo dos ruedas, gracias a un sistema de control que actúa de forma continua sobre los servos de ambas ruedas en función de desviaciones en el equilibrio y en función de la velocidad, posición y dirección de movimiento deseadas del robot. Puede compararse con este otro vídeo de otro montaje similar, con un control más básico, en el que se aprecia mejor la diferencia entre tener y no tener control.

• Ball and Beam (control de posición de una bola en un carril). En este vídeo se muestra un sistema de control en el que el objetivo es mantener una bola en una posición dada de un carril mediante variaciones en la inclinación. Es un problema de control difícil (no lineal y localmente inestable). Otros enlaces ball and beam en Carinthia Tech Institute

• Sistema háptico de telepresencia. En este vídeo se muestra cómo un brazo robótico replica con exactitud los movimientos de un brazo. Nótese que esto admite la posibilidad de transportar el movimiento a distancia o la amplificación/reducción de la fuerza y dimensión de los movimientos (por ej. en tareas de precisión como la microcirugía). Además es posible realimentar sensaciones táctiles de lo que "toca" el brazo robot hacia la interfase que agarra brazo humano (háptico es un adjetivo relativo a la sensación del tacto).

Cuestiones interesantes

1. Intentar identificar los siguientes elementos y explicar brevemente su función (buscar la información en internet u otras fuentes si es necesario):

• proceso
• perturbaciones
• variable de salida controlada
• sensor/es
• actuador/es
• señal de salida del actuador
• controlador
• señal de salida del controlador
• señal de referencia
• señal de error

2. Hacer un diagrama de bloques ubicando los elementos anteriores e indicando las relaciones entre ellos.

3. Discutir para cada caso:

• qué aspectos habría que considerar en cuanto a los sensores (número, localización, propiedades deseables, etc.)
• idem para los actuadores
• describir los principales objetivos que persigue cada sistema de control (seguimiento de referencias, rechazo de perturbaciones, estabilidad)