Abordando inconsistencias de modelado y cinemáticas mediante control adaptativo basado en iteración de punto fijo
Autores: Atinga, Awudu; Tar, József K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Abordando inconsistencias de modelado y cinemáticas mediante control adaptativo basado en iteración de punto fijo
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Iteración de punto fijo
Diseño de control adaptativo
Cinemática
Dinámica
Sistemas subactuados
Mapa contractivo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La metodología de diseño de control adaptativo basada en la iteración de punto fijo es una alternativa a la tecnología basada en la función de Lyapunov. Contiene términos de retroalimentación de orden superior que el control estándar de tasa de aceleración resuelta. Este enfoque de diseño separa estrictamente los problemas cinemáticos y dinámicos. Al principio, se formula una prescripción puramente cinemática para llevar los componentes del error de seguimiento a cero. Luego, se utiliza un modelo dinámico aproximado disponible para calcular las fuerzas de control necesarias aproximadas. Antes de ejercer sobre el sistema controlado, estas fuerzas se deforman de manera adaptativa para obtener con precisión el comportamiento cinemático prescrito. La deformación necesaria se encuentra de manera iterativa mediante el uso de un mapa contractivo que resulta en una secuencia que converge al único punto fijo de este mapa. En el caso de sistemas subactuados, cuando el orden relativo de la tarea de control también aumenta, la derivada temporal de mayor orden depende de las de menor orden de acuerdo con el modelo dinámico del sistema. Esto hace que sea imposible realizar el diseño cinemático construido arbitrariamente. En el artículo, se propone una resolución a esta discrepancia. El método se demuestra utilizando dos paradigmas no lineales, un brazo robótico de tres grados de libertad y un sistema de dos grados de libertad, es decir, dos resortes no lineales acoplados. El funcionamiento del método se investigó a través de simulaciones realizadas con el uso del lenguaje Julia y programas secuenciales simples. Se encontró que la solución sugerida podría considerarse como una nueva variante del control adaptativo de referencia de modelo basado en la iteración de punto fijo que es aplicable a sistemas subactuados incluso si se aumenta el orden relativo de la tarea.
Descripción
La metodología de diseño de control adaptativo basada en la iteración de punto fijo es una alternativa a la tecnología basada en la función de Lyapunov. Contiene términos de retroalimentación de orden superior que el control estándar de tasa de aceleración resuelta. Este enfoque de diseño separa estrictamente los problemas cinemáticos y dinámicos. Al principio, se formula una prescripción puramente cinemática para llevar los componentes del error de seguimiento a cero. Luego, se utiliza un modelo dinámico aproximado disponible para calcular las fuerzas de control necesarias aproximadas. Antes de ejercer sobre el sistema controlado, estas fuerzas se deforman de manera adaptativa para obtener con precisión el comportamiento cinemático prescrito. La deformación necesaria se encuentra de manera iterativa mediante el uso de un mapa contractivo que resulta en una secuencia que converge al único punto fijo de este mapa. En el caso de sistemas subactuados, cuando el orden relativo de la tarea de control también aumenta, la derivada temporal de mayor orden depende de las de menor orden de acuerdo con el modelo dinámico del sistema. Esto hace que sea imposible realizar el diseño cinemático construido arbitrariamente. En el artículo, se propone una resolución a esta discrepancia. El método se demuestra utilizando dos paradigmas no lineales, un brazo robótico de tres grados de libertad y un sistema de dos grados de libertad, es decir, dos resortes no lineales acoplados. El funcionamiento del método se investigó a través de simulaciones realizadas con el uso del lenguaje Julia y programas secuenciales simples. Se encontró que la solución sugerida podría considerarse como una nueva variante del control adaptativo de referencia de modelo basado en la iteración de punto fijo que es aplicable a sistemas subactuados incluso si se aumenta el orden relativo de la tarea.