Control de un levitador magnético desde Arduino

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo el control de un levitador magnético mediante Arduino. Con tal fin, se ha adaptado el levitador magnético educativo Maglev de la empresa Feddback a un sistema con Arduino. Al usar Arduino, se ha sustituido el software comercial Matlab por el IDE libre y gratuito del propio Arduino. Respecto al hardware del levitador magnético Maglev, se ha estudiado su funcionalidad y, consecuentemente se han eliminado aquellos elementos que no aportaban valor al proyecto. El resultado del ensamblaje para el proyecto consta de tres áreas diferenciadas, que son el uso de la planta de Maglev (actuador y sensor), la placa Arduino Uno con su software para el diseño de los controladores, y en tercer lugar, la implementación de dos circuitos de tensión de offset diseñados con amplificadores operacionales. Estas modificaciones del levitador Maglev junto con el uso del sistema Arduino han implicado una disminución de costes respecto al levitador magnético Maglev inicial. Una vez que se ha implementado y ensamblado el nuevo levitador magnético, se han estudiado y diseñados los diferentes tipos de controladores. El modelo obtenido del levitador magnético corresponde a un sistema no lineal, con lo que antes de aplicar el control se ha tenido que linealizar, y posteriormente se ha aplicado la teoría de control lineal para diseñar los diferentes controladores. Estos controladores que son el control PID (Proporcional, Integral, Derivativo), el control en espacio de estados con linealización aproximada, el control en espacio de estados con linealización aproximada y observador, el control en espacio de estados con linealización exacta, el control en espacio de estados con linealización exacta y observador. En cada uno de los controles se ha indicado el diseño, el esquema, la simulación, el diagrama de flujo, el código Arduino y los resultados experimentales obtenidos, así como una comparación global de los controladores de este proyecto.