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Inicio/Classical Mechanics/Cart & inverted pendulum

Cart & inverted pendulum

Fuerza horizontal sobre el carrito y varilla articulada: ecuaciones acopladas para x y θ; el equilibrio se sostiene a mano.

Plant

1.2 kg
0.22 kg
0.55 m
0 N
HintTune F to fight the fall

Sobre el modelo

El péndulo invertido sobre un carrito es el ejemplo clásico de equilibrio inestable: la varilla está articulada sobre el carrito y el único control es la fuerza horizontal F. En cada subpaso se resuelven las ecuaciones planas acopladas a partir de la suma de fuerzas y de momentos respecto de la articulación. La posición invertida, sin retroalimentación en θ y θ̇, es inestable. No hay sensores, ruido, saturación del actuador ni regulador automático: solo la F elegida.

Para quién: Teoría de control y mecánica avanzada: equilibrio inestable, sistema subactuado.

Conceptos clave

  • péndulo invertido
  • carrito
  • equilibrio inestable
  • retroalimentación
  • acoplamiento no lineal

Cómo funciona

En cada paso se resuelven las ecuaciones acopladas del movimiento del carrito y de la rotación de la varilla; la fuerza F se fija con el deslizador. El equilibrio invertido es inestable sin retroalimentación: hay que cambiar F y mantener θ cerca de cero. No hay sensores, ruido ni regulador automático.

Preguntas frecuentes

¿Por qué cae la varilla si no se cambia la fuerza?
El equilibrio invertido es inestable: un pequeño desvío de θ crece. Una F constante no sigue al ángulo. Hace falta una corrección según θ y θ̇, a mano o con un regulador.
¿Por qué no basta una sola fuerza para dos coordenadas?
Hay x y θ, y un solo actuador: la fuerza sobre el carrito. La varilla no se gira de frente: se desvía solo por la aceleración del carrito. A esos sistemas se les llama subactuados.