IMPLEMENTACIÓN PRÁCTICA DE CONTROL DIGITAL EN UN PÉNDULO INVERTIDO CON ESP32 PARA ENSEÑANZA DE SISTEMAS DE CONTROL (PRACTICAL IMPLEMENTATION OF DIGITAL CONTROL IN AN ESP32-BASED INVERTED PENDULUM FOR CONTROL SYSTEMS EDUCATION)

Resumen

Resumen
La enseñanza de control digital suele requerir equipos costosos o simulaciones poco realistas, lo que limita la formación práctica de los estudiantes. Este trabajo presenta la implementación de una plataforma didáctica basada en ESP32 para el control de un péndulo invertido, conformada por dos microcontroladores: uno dedicado a la simulación de la planta en tiempo real y otro a la ejecución de algoritmos de control. La comunicación analógica entre ambos permite reproducir fenómenos de laboratorio como ruido, saturación y retardos. Se implementaron y compararon dos enfoques: retroalimentación de estados y PD–PID en cascada, diseñados a partir del modelo continuo linealizado, discretizados y validados en Python antes de su despliegue embebido. Con un periodo de muestreo de 1 ms, ambos estabilizan el sistema; el PD–PID mejora el seguimiento en posición a costa de mayor esfuerzo de control, mientras que la retroalimentación de estados resulta más eficiente computacionalmente.
Palabras Clave: Control digital, control PD-PID, ESP32, péndulo invertido, retroalimentación de estados.

Abstract
Teaching digital control often requires expensive equipment or oversimplified simulations, which limits students’ practical training. This work presents the implementation of an educational platform based on the ESP32 for controlling an inverted pendulum, consisting of two microcontrollers: one dedicated to real-time plant simulation and the other to executing control algorithms. Analog communication between them reproduces laboratory-like conditions such as noise, saturation, and delays. Two approaches were implemented and compared: state feedback and cascaded PD–PID, both designed from the continuous linearized model, discretized, and validated in Python prior to embedded deployment. With a sampling period of 1 ms, both controllers successfully stabilize the system; the PD–PID provides improved position tracking at the cost of higher control effort, whereas state feedback is computationally more efficient. The reported results confirm the didactic viability of the proposal as a practical tool for digital control education.
Keywords: Digital control, ESP32, inverted pendulum, PD-PID control, state feedback.