Diseño e implementación de un sistema de péndulo invertido para la enseñanza de conceptos de control en ingeniería, a través del método de variables de estado
Proyecto Terminado
En el año 2015, la estudiante Ángela Paola Duquino Sánchez culminó exitosamente su trabajo de grado titulado “Diseño e implementación de un sistema de péndulo invertido para la enseñanza de conceptos de control en ingeniería, a través del método de variables de estado”, bajo la dirección de la profesora Diana Marcela Ovalle Martínez, PhD., en el marco del Grupo de Investigación IDEAS de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
El proyecto se enmarcó dentro del objetivo institucional de fortalecer la enseñanza de conceptos avanzados de control en la formación de ingenieros. Consistió en el diseño y construcción de un prototipo funcional de un péndulo invertido de trayectoria circular, el cual hace parte del proyecto institucional “Diseño e Implementación de Plantas Básicas para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería”. Este tipo de sistemas es reconocido por su complejidad y por representar un desafío clásico en el área de control automático, ideal para demostrar principios como estabilidad, control de sistemas no lineales y técnicas de diseño modernas.
Objetivos y Alcance
El objetivo principal de este trabajo fue desarrollar una herramienta didáctica que permitiera a los estudiantes fortalecer sus conocimientos sobre identificación de sistemas y diseño de controladores, utilizando métodos como las variables de estado y técnicas de control difuso. Para lograrlo, se abordaron diversos retos técnicos, incluyendo:
- Diseño y construcción de la parte mecánica y electrónica del sistema, garantizando seguridad, precisión y estabilidad en el funcionamiento del péndulo.
- Implementación de controladores basados en variables de estado, permitiendo analizar y controlar el comportamiento dinámico del sistema en tiempo real.
- Desarrollo de controladores difusos tipo 1 y tipo 2, con el propósito de comparar el desempeño frente a métodos tradicionales.
- Elaboración de guías de laboratorio y material académico para facilitar la integración del prototipo en clases prácticas de ingeniería de control.
Resultados y Relevancia
Los resultados obtenidos demostraron que el sistema de péndulo invertido diseñado no solo es una herramienta funcional, sino también un recurso pedagógico valioso que permite a los estudiantes visualizar y experimentar directamente fenómenos complejos de control. El proyecto logró un impacto importante en el ámbito académico, al ser presentado en el 2nd Workshop on Engineering Applications – International Congress on Engineering (WEA - 2015), contribuyendo a la divulgación científica y al intercambio de experiencias entre investigadores y docentes.
Además, el trabajo permitió comparar el desempeño entre distintos enfoques de control, destacando el potencial de las técnicas difusas frente a los métodos clásicos, especialmente en sistemas con comportamientos no lineales o incertidumbres.
Este proyecto refuerza el compromiso del Grupo IDEAS con el desarrollo de herramientas innovadoras que integran teoría y práctica, impulsando la formación de ingenieros capaces de enfrentar los desafíos tecnológicos del presente y del futuro. Es también un ejemplo de cómo la investigación aplicada puede traducirse en soluciones concretas para la educación y el aprendizaje activo en el aula.
Desde el Grupo IDEAS felicitamos a Ángela Paola Duquino Sánchez y a la profesora Diana Marcela Ovalle Martínez por este valioso aporte a nuestras líneas de investigación y al fortalecimiento de la enseñanza en ingeniería de control.
