MODELAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE UNA BICICLETA PARA CONTROL DE SU ESTABILIDAD Y VELOCIDAD Ing. Mauro Baquero

MODELAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE LA DINÁMICA DE UNA BICICLETA La estabilidad en una bicicleta es un problema de control, en el cual un modelamiento matemático bien planteado y unas técnicas de control para la automatización de este sistema es un verdadero tema de estudio que serviría para la automatización de la estabilidad de otros sistemas de transporte más complejos ya sean terrestres, aéreos ó marítimos. Se han diseñado y fabricado muchas bicicletas con asistencia eléctrica, bastante usadas porque suprimen en la persona, la necesidad de pedalear para desplazarla, pero no ayuda en ninguna forma a la estabilización de su postura mientras la maneja. Entonces se ha investigado el tema de realizar una bicicleta de manejo estable.

MODELAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE LA DINÁMICA DE UNA BICICLETA Las bicicletas atraen mucho la atención porque es un medio de transporte en el cual su utilización no daña el medio ambiente, no depende de ningún suministro de energía, tiene una alta eficiencia de energía y es de fácil mantenimiento. Controlar la estabilidad y velocidad de este mecanismo es un verdadero reto de estudio si se quiere hacer que este mismo se desplace de forma autónoma sin caerse. Lo que se requiere antes de diseñar una estrategia de control es identificar y validar un modelo para este transporte. Que este modelo pueda simularse y que sus variables puedan medirse. El mecanismo de una bicicleta puede ser una buena elección para el trabajo de Modelamiento E Identificación De Sistemas ya que se requieren de herramientas como “Modelica” para verificar que nuestro modelamiento funciona.

Modelo: Yasuhito Tanaka - Toshiyuki Murakami [Articulo IEEE – Self Sustaining Bicycle Robot with steering controller]

Modelo MATLAB:

Modelo: Yasuhito Tanaka - Toshiyuki Murakami [Articulo IEEE – Self Sustaining Bicycle Robot with steering controller] Respuestas de Velocidad (Azul) y Posición (Verde) del Ángulo de inclinación de la bicicleta

Modelo Modelica: Modelo: Yasuhito Tanaka - Toshiyuki Murakami [Articulo IEEE – Self Sustaining Bicycle Robot with steering controller]

Respuestas de Velocidad (Rojo) y Posición (Azul) del Ángulo de inclinación de la bicicleta

Modelo: Karl J. Åström, Richard E. Klein, and Anders Lennartsson [IEEE Control Systems Magazine – Bycicle Dynamics And Control]

Modelo MATLAB:

Respuestas de Velocidad (Verde) y Posición (Azul) del Ángulo de inclinación de la bicicleta Modelo: Karl J. Åström, Richard E. Klein, and Anders Lennartsson [IEEE Control Systems Magazine – Bycicle Dynamics And Control]

Modelo Modelica:

Modelo: Karl J. Åström, Richard E. Klein, and Anders Lennartsson [IEEE Control Systems Magazine – Bycicle Dynamics And Control] Respuestas de Velocidad (Azul) y Posición (Rojo) del Ángulo de inclinación de la bicicleta

 El software OpenModelica es totalmente gratis.  El enfoque estructural orientada a objetos facilita la implementación. Se pueden crear bloques u objetos en los cuales se programan sus funciones por comandos.  Gracias a la estructura de creación de objetos por herencia de otros, el modelamiento se realiza más sencillo que en MATLAB y sin tener avanzado conocimiento en el software.  Las respuestas obtenidas en Modelica fueron las mismas que en MATLAB.  El método para programar funciones y modelos diferenciales es más fácil que MATLAB.  Las librerias creadas en Modelica para nuestro modelo pueden ser reutilizables en otra implementación. VENTAJAS DE TRABAJAR CON MODELICA

 El lenguaje declarativo de modelica facilitó el modelamiento porque se crearon las funciones de forma Acausal.  Ya se tiene la programación en el lenguaje C y los datos en un archivo.mat lo que permitirá realizar otros trabajos interesantes. VENTAJAS DE TRABAJAR CON MODELICA