Control neurodifuso de un péndulo invertido rotacional

Resumen

En este artículo, se presenta el diseño de un controlador neurodifuso para el péndulo invertido rotacional, el cual integra las ventajas del conocimiento de un usuario experto, con las habilidades adaptativas de una red neuronal. El sistema es diseñado para el control de los dos grados de libertad del péndulo, es decir, ángulo del péndulo y ángulo de la plataforma. Este péndulo invertido rotacional, al ser un sistema subactuado, está controlado únicamente por un motor DC a su vez conectado a un microcontrolador Arduino. Para lograr el control, fue implementado un sistema neurodifuso, compuesto por dos módulos que usan las cuatro principales variables del sistema (los dos ángulos y sus variaciones), para luego ser éste entrenado usando aprendizaje por método híbrido. Para complementar el controlador, se unió este con un método de amoldamiento de energía para realizar el «swing-up» (balanceo vertical) del péndulo. El controlador fue implementado y comparado con un regulador lineal cuadrático tradicional (LQR), demostrando tener un desempeño similar a este último. La ventaja principal radica en la fácil adaptación del controlador ante variaciones del sistema.