Elaboración, Control e Implementación de un sistema Ball & Beam

Abstract

Esta investigación desarrolla un sistema de control PID clásico para el modelo Ball & Beam, diseñado para estabilizar la posición de una pelota sobre una viga inclinada. Se construyó un prototipo de bajo costo, que integra siete piezas impresas en 3D y cuatro dispositivos electrónicos (Arduino UNO, sensor infrarrojo Sharp GP2Y0A21YK0F, servomotor MG995 y una fuente de alimentación). El modelo matemático se formuló utilizando el método de Lagrange y la función de transferencia se derivó mediante MATLAB y LabVIEW, logrando un ajuste del 97.28%. El control PID fue implementado y ajustado mediante LabVIEW, utilizando bloques de programación para leer los datos del sensor, calcular los parámetros PID y controlar el servomotor. La interfaz incluyó herramientas para graficar datos en tiempo real y registrar mediciones en archivos Excel. El sistema demostró ser estable y eficaz en pruebas reales, validando la función de transferencia derivada como una herramienta confiable para el diseño de estrategias de control. Este desarrollo integra diseño mecánico, modelado matemático, control automático y programación, ofreciendo una solución funcional y asequible para la educación