Diseño de un laboratorio virtual para el control de posición de un sistema bola-viga

Abstract

[ES] El objetivo de este trabajo fin de grado es diseñar, desarrollar e implementar un laboratorio virtual con el programa Easy Java Simulations para el control de posición de una bola sobre una viga mediante servomecanismo, conocido como sistema bola-viga. Para ello, se empieza obteniendo el modelo del sistema a partir de las ecuaciones matemáticas correspondientes. A continuación, se diseñan los controladores de la planta a partir de las ecuaciones obtenidas del modelo mediante Matlab y Simulink. Tras ello, se modela y programa la maqueta con Easy Java Simulations, en la cual el usuario puede observar el comportamiento de la planta y sus variaciones al modificar distintos parámetros. Para finalizar, se validan las estrategias de control propuestas en la maqueta y se comparan con los resultados obtenidos en Matlab. Esta maqueta se crea con el fin de ser utilizada en el ámbito educativo y espera ser una herramienta práctica para el aprendizaje de los alumnos.

[EN] The aim of this final degree project is to design, develop and implement a virtual laboratory with the Easy Java Simulations programme for the position control of a ball on a beam by means of a servomechanism, known as the ball-beam system. To do this, we start by obtaining the model of the system from the corresponding mathematical equations. Next, the plant controllers are designed based on the equations obtained from the model using Matlab and Simulink. After that, the model is modelled and programmed with Easy Java Simulations, in which the user can observe the behaviour of the plant and its variations when modifying different parameters. Finally, the control strategies proposed in the model are validated and compared with the results obtained in Matlab. This model was created with the aim of being used in the educational field and is intended to be a practical tool for student learning.

[CA] L´objectiu d´aquest treball fi de grau ´es dissenyar, desenvolupar i implementar un labo-ratori virtual amb el programa Easy Java Simulations per al control de posici´o d´una bola sobre una biga mitjan¸cant servomecanisme, conegut com a sistema bola-biga. Per a aix`o, es comen¸ca obtenint el model del sistema a partir de les equacions matem`atiques corresponents. A continuaci´o, es dissenyen els controladors de la planta a partir de les equacions obtingudes del model mitjan¸cant Matlab i Simulink. Despr´es d´aix`o, es modela i programa la maqueta amb Easy Java Simulations, en la qual l´usuari pot observar el comportament de la planta i les seues variacions en modificar diferents par`ametres. Per a finalitzar, es validen les estrat`egies de control proposades en la maqueta i es comparen amb els resultats obtinguts en Matlab. Aquesta maqueta es crea amb la finalitat de ser utilitzada en l’`ambit educatiu i espera ser una eina pr`actica per a l´aprenentatge dels alumnes