Resumen/Abstract:
Este trabajo aborda el diseño, implementación y comparación de diversas estrategias
de control aplicadas al sistema Quanser Aero, una plataforma experimental utilizada para el
desarrollo de algoritmos de control avanzado en sistemas no lineales. El objetivo principal es
garantizar un desempeño óptimo en la regulación de los ángulos de Pitch (cabeceo) y Yaw (guiñada),
parámetros fundamentales en aplicaciones de robótica y sistemas aeroespaciales. Se evaluaron tres
estrategias principales de control: un controlador PID, dos configuraciones de controladores LQR
y un controlador adaptativo, considerando simulaciones detalladas y experimentos en la planta
física. El análisis se basó en métricas de desempeño, error de seguimiento y consumo energético.
Entre los controladores evaluados, la configuración de LQR que prioriza el consumo energético se destacó como la mejor opción general, logrando un equilibrio entre precisión y eficiencia
tanto en simulación como en la planta física. En esta última, el LQR registró costos Jpitch = 890,8 y
Jyaw = 1118,5, confirmando su capacidad para minimizar el esfuerzo de control sin comprometer
el seguimiento. El controlador adaptativo demostró un gran potencial en simulación, alcanzando
errores casi nulos en régimen permanente; sin embargo, no pudo implementarse con éxito en
la planta física debido a dificultades técnicas. Por su parte, el controlador PID cumplió con los
objetivos básicos de seguimiento, pero su desempeño fue inferior, obteniendo Jpitch = 1189,9 y
Jyaw = 2278,5 en la planta física.
Este estudio valida la efectividad del modelo linealizado y las metodologías aplicadas,
consolidando la utilidad del Quanser Aero como plataforma experimental. Además, sienta las bases
para el desarrollo de controladores avanzados en sistemas no lineales, abriendo oportunidades
para la implementación de estrategias como el Control Adaptativo de Orden Fraccionario, Control
Predictivo, Difuso y Neuronal, capaces de abordar dinámicas más complejas y condiciones reales
más exigentes. |