Diseño, construcción y control de un dispositivo VTOL de 2 GDL - Romero Rivas, Víctor Octavio; González Duardo, Saúl (My University, 2023)
En esta tesis se realiza la construcción de un dispositivo VTOL cuyos grados de libertad corresponden a una inclinación (Roll) y su altura; siguiendo una metodología específica de diseño. Además, se implementa un controlador proporcional integral derivativo (PID) y otro de retroalimentación de salidas con acción integral (RS+Int) para estabilizar y regular las variables. Este sistema de control tiene fines demostrativos y experimentales para el uso en la investigación y docencia.
La intención de este trabajo es aportar una nueva herramienta de soporte para la investigación y educación en el laboratorio de control de la Facultad de Ingeniería, referente a este problema. Se planteó abordar el trabajo siguiendo cada etapa del desarrollo de un proyecto de ingeniería hasta concluir con la obtención de un prototipo funcional. Primeramente, durante el diseño conceptual se definen los requerimientos, objetivos principales y secundarios, se establece un diagrama para ayudar en la identificación de las funciones lo que permite tener un concepto general más claro del sistema y definir los elementos necesarios de cada subsistema. Posteriormente, se describen las características y el funcionamiento de cada componente seleccionado, así como un diagrama donde se especifica la distribución física de los componentes. Se asignan los materiales para la fabricación de las estructuras y se muestra el ensamble de las piezas modeladas en CAD y un análisis CAE hecho con este mismo ensamble. Se concluye la sección de diseño con la construcción del dispositivo donde se describen los procesos utilizados para su manufactura y los pasos generales de cómo se realizó el ensamble. En la segunda sección, se describe el proceso de diseño e implementación del controlador donde se muestran las diferentes configuraciones de controladores implementadas entre las que se encuentran el control por retroalimentación de salidas y el control PID. En la sección se incluye el modelado matemático del dispositivo, el diseño del controlador, los diagramas de bloques, la simulación mediante Matlab y Simulink, los diferentes métodos de sintonización, así como los detalles de la implementación. Finalmente se muestran los resultados y conclusiones de dichos procedimientos.
Keywords: Control automático; Dron; Vertical Take-off and Landing; VTOL; Control PID; Control en espacio de estados; Control discreto; Modelado matemático; Construccion de prototipo; Diseño mecatrónico; Implementación de control; Micropython; Python; Matlab; Simulink; Autodesk Inventor; Tecnología