Mecanismo de assistência de potência para pêndulo duplo?

Estou fazendo um pêndulo duplo para uma instalação de arte, e gostaria de acrescentar energia ao sistema para compensar as perdas por atrito e arrasto, para que ele possa rodar mais ou menos indefinidamente.

O projeto até agora tem o pêndulo superior conectado a um eixo no topo que é paralelo ao solo e pode girar livremente. Até agora desenhei um projeto que usa um sensor de posição rotacional e um microcontrolador para determinar a velocidade e a posição atual do eixo do pêndulo. Um pequeno motor elétrico reversível conecta-se ao eixo com uma correia de acionamento um pouco "mole" em torno da consistência de um elástico (para diminuir o impacto de mudanças caóticas rápidas que não combinam com a direção de entrada de energia). Como o eixo gira imprevisivelmente, o software de controle irá reverter ou avançar o motor para adicionar uma pequena força na direção de rotação atual. Uma vez sintonizada, a esperança é que ela não interfira perceptivelmente com o movimento natural do pêndulo enquanto adiciona energia suficiente para manter o pêndulo balançando com a mesma energia total que começou.

Questões: 1) Existem maneiras mecanicamente mais simples de adicionar energia a um sistema tão caótico? 2) A energia adicionada ao pêndulo superior será distribuída ao pêndulo inferior de uma maneira que deixaria um observador casual inconsciente, ou o sistema desenvolveria um movimento obviamente antinatural? 3) Como posso estimar aproximadamente (+ -50%, para dimensionar o motor de acionamento) a energia média necessária para superar as perdas por atrito e arrasto?

Brinquedos de mesa de pêndulo de movimento perpétuo tem uma bobina magnética na base que é pulsada no deslocamento correto do pêndulo. Isto aplica uma pequena força de assistência ao íman permanente no pêndulo em cada passagem. UMA pergunta sobre Engenharia Elétrica SE explica o circuito de condução.

Se visualmente você não pode aceitar um ímã passando perto de uma bobina, um motor de corrente contínua seria uma opção também. Eu provavelmente não faria interface com um elástico, pois seria um sistema muito desleixado, com folga para resolver. Eu conectaria a unidade direta ou com um cinto dentado. Você poderia desenvolver um programa de circuito ou microcontrolador que forneceria um feedback positivo ao motor. Basicamente, lendo a tensão do motor e adicionando uma porcentagem a isso. A polaridade mudaria no sentido horário vs no sentido anti-horário, assim como a corrente de assistência.

Para mostrar um pêndulo duplo de queda livre completo, uma embreagem que separa seu motor funcionaria suficientemente.

Eu ainda recomendaria um sensor de velocidade angular e de posição - quando a magnitude da rotação desacelera abaixo de um ponto de ajuste especificado, faça o motor começar a acelerar a embreagem até uma velocidade além da rotação angular do motor. Quando a rotação angular estiver na direção correta, engate a embreagem. Em seguida, peça a um gerador de números aleatórios que determine por quanto tempo a embreagem fica engatada, para garantir que cada segundo da demonstração seja novo. Durante essa energização, isso será perceptível aos olhos, mas resultará em um pêndulo duplo perpétuo que age de forma verdadeiramente aleatória.