Dinámica y control de una bicicleta autónoma

Abstract

El objetivo principal de este trabajo, es comparar una estrategia de control no lineal con respecto a dos estrategias de control lineales PID y LQR de una bicicleta que se desplaza libremente a una velocidad constante mínima. Para lograr este objetivo se analizan previamente varios modelos matemáticos, seleccionando aquel que se ajuste mejor a la dinámica del prototipo “Arduino Kit Engineering”. Mediante estas estrategias, se implementarán los controladores que permitan minimizar el error de seguimiento y rechazar perturbaciones ante las incertidumbres y dinámicas no modeladas. Además, los lazos de control que estabilizan el sistema deben tolerar cambios suaves de velocidad de avance en el recorrido. Los controladores propuestos permitirán girar a la derecha o hacia la izquierda la dirección para contrarrestar su inclinación de forma similar a un péndulo invertido tipo robot móvil. Para comparar las estrategias de control propuestas se utilizarán índices de desempeño tales como la desviación estándar del error y del esfuerzo de control y los rangos de valores angulares iniciales para el cual la bicicleta robótica tiene convergencia al punto de equilibrio deseado.