El estudio de los sistemas de control requiere de herramientas que permitan la comprobación práctica de la abundante teoría requerida por esta especialidad, estas herramientas de aprendizaje deben permitir la aplicación de conceptos de estabilidad, diseño de controlador, diseño del observador, y abarcar algunos de los más importantes aspectos del denominado control moderno. El sistema de control de péndulo invertido constituye uno de los más importantes y clásicos problemas de la Ingeniería de Control y de allí su utilidad como herramienta educativa. Se trata de un sistema inestable y no lineal; sobre el que se puede aplicar distintos algoritmos de control que permitan lograr la estabilidad del péndulo que va montado sobre un carro móvil donde se sujeta una faja y a través de esta se transmite la fuerza proporcionada por un motor de corriente continua. El propósito de esta investigación es diseñar e implementar el sistema de control mencionado con el fin de permitir su uso como módulo educativo donde el estudiante de los cursos de ingeniería de control y robótica pueda poner a prueba la efectividad del sistema de control diseñado e implementado y por otro lado pueda experimentar con diseños alternativos realizados con criterios distintos a los aquí planteados. Con el fin de alcanzar este objetivo, se ha diseñado los componentes mecánicos, electrónicos y de software, permitiendo así el conocimiento de las exigencias que cada uno de estos aspectos demanda en el diseño completo del sistema. Se ha hecho uso de herramientas de simulación para la comprobación de la fiabilidad y factibilidad de implementación del proyecto. Los aspectos teóricos de la investigación abarcan temas como el modelo de espacio de estados, discretización, estudio de la controlabilidad y observabilidad del sistema; modelamiento matemático de un sistema físico, identificación de parámetros del sistema, breve teoría del control óptimo y la construcción de un observador para estimar variables cuando no se dispone de transductores para medición directa. Por otro lado, ha sido de gran valor para el diseño del sistema de control el empleo de herramientas de simulación por software que permiten comprobar que la realización del control corresponderá a un resultado práctico o experimental cercano al ideal, al comprobar la tendencia del sistema a la estabilidad. Los resultados experimentales obtenidos con el empleo de las técnicas mencionadas se acercan al resultado teórico dentro de rangos aceptables, siendo la diferencia en resultados atribuible a varios aspectos, entre estos los más importantes son: obtención del modelo “exacto” del sistema, perturbaciones asociadas a vibraciones mecánicas no deseadas, no linealidades asociadas al motor-actuador.

Ante la constante amenaza sísmica que posee la costa peruana, se pretende resolver el problema de seguridad en los puentes, garantizando su funcionalidad ante potenciales desplazamientos superiores a los normados por los códigos peruanos de diseño sísmico. Se propone como solución la utilización de los aisladores sísmicos conocidos como Péndulos de Triple Fricción para lograr controlar los desplazamientos que generan sismos máximos donde los aisladores elastoméricos no pueden hacerlo. Se establece un criterio de utilización de los espectros de respuesta sísmica para las pseudo-aceleraciones, que coincide con los eventos sísmicos pronosticados por las estadísticas del Instituto Geofísico del Perú. Se modelan ocho casos de puentes típicos de la zona de estudio, de acuerdo a los datos proporcionados por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones. También, se elaboran plantillas de diseño para apoyos elastoméricos y péndulos de triple fricción según los códigos regentes y los principales fabricantes de estos tipos de aisladores. Finalmente, esta investigación busca proponer la tendencia a la necesidad de implementación de péndulos de triple fricción con el fin de garantizar la funcionalidad continua de los puentes aun en situaciones de eventos sísmicos extremos. / In view of the constant seismic threat posed by the Peruvian coast, it is intended to solve the safety problem in the bridges, guaranteeing their functionality in the event of potential displacements greater than those regulated by the Peruvian seismic design codes. As a solution, the use of seismic isolators known as Triple Friction Pendulums is proposed to control the displacements that generate maximum earthquakes where elastomeric isolators cannot. A criterion for the use of seismic response spectra for pseudo-accelerations is established, which coincides with the seismic events predicted by the statistics of the Geophysical Institute of Peru. Eight cases of typical bridges in the study area are modeled, according to the data provided by the Ministry of Transport and Communications. Also, design templates for elastomeric bearings and triple friction pendulums are developed according to the governing codes and the main manufacturers of these types of insulators. Finally, this research seeks to propose the trend towards the need for the implementation of triple friction pendulums in order to guarantee the continuous functionality of the bridges even in situations of extreme seismic events. / Tesis