Control deslizante convergente de tiempo fijo prácticamente robusto para manipuladores de robots aéreos subactuados con juntas flexibles
Autores: Rsetam, Kamal; Cao, Zhenwei; Wang, Lulu; Al-Rawi, Mohammad; Man, Zhihong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Control deslizante convergente de tiempo fijo prácticamente robusto para manipuladores de robots aéreos subactuados con juntas flexibles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Control
Subactuación
Control por modo deslizante
Observador
Tiempo fijo
Drones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El control de un sistema manipulador de robot de junta flexible aérea (FJR) con subactuación es una tarea difícil debido a factores inevitables, incluyendo acoplamiento, subactuación, no linealidades, incertidumbres no modeladas y perturbaciones externas impredecibles. Para mitigar esos problemas, se propone un nuevo control robusto de modo deslizante de tiempo fijo (FxTSMC) utilizando un observador de modo deslizante de tiempo fijo (FxTSMO) para el problema de seguimiento de trayectoria del FJR acoplado al sistema de drones. Primero, el FJR subactuado se modela de manera integral y se convierte en un modelo canónico mediante el uso de dos transformaciones de estado para facilitar el diseño del control. Luego, basándose en la disponibilidad de los estados medidos, se construye un FxTSMO en cascada (CFxTSMO) para estimar simultáneamente las variables no medibles y las perturbaciones agrupadas en tiempo fijo, y para reducir efectivamente el ruido de estimación. Finalmente, se diseña el esquema FxTSMC para un sistema FJR de alta orden subactuado para garantizar que el error de seguimiento del sistema se acerque a cero dentro de un tiempo fijo que es independiente de las condiciones iniciales. La estabilidad en tiempo fijo del sistema de lazo cerrado de la dinámica del FJR se prueba matemáticamente mediante el teorema de Lyapunov. Se realizan investigaciones de simulación y pruebas de hardware para demostrar la eficiencia del esquema de controlador propuesto. Además, la técnica de control desarrollada en esta investigación podría implementarse en varios sistemas mecánicos subactuados (UMSs), como drones, de manera prometedora.
Descripción
El control de un sistema manipulador de robot de junta flexible aérea (FJR) con subactuación es una tarea difícil debido a factores inevitables, incluyendo acoplamiento, subactuación, no linealidades, incertidumbres no modeladas y perturbaciones externas impredecibles. Para mitigar esos problemas, se propone un nuevo control robusto de modo deslizante de tiempo fijo (FxTSMC) utilizando un observador de modo deslizante de tiempo fijo (FxTSMO) para el problema de seguimiento de trayectoria del FJR acoplado al sistema de drones. Primero, el FJR subactuado se modela de manera integral y se convierte en un modelo canónico mediante el uso de dos transformaciones de estado para facilitar el diseño del control. Luego, basándose en la disponibilidad de los estados medidos, se construye un FxTSMO en cascada (CFxTSMO) para estimar simultáneamente las variables no medibles y las perturbaciones agrupadas en tiempo fijo, y para reducir efectivamente el ruido de estimación. Finalmente, se diseña el esquema FxTSMC para un sistema FJR de alta orden subactuado para garantizar que el error de seguimiento del sistema se acerque a cero dentro de un tiempo fijo que es independiente de las condiciones iniciales. La estabilidad en tiempo fijo del sistema de lazo cerrado de la dinámica del FJR se prueba matemáticamente mediante el teorema de Lyapunov. Se realizan investigaciones de simulación y pruebas de hardware para demostrar la eficiencia del esquema de controlador propuesto. Además, la técnica de control desarrollada en esta investigación podría implementarse en varios sistemas mecánicos subactuados (UMSs), como drones, de manera prometedora.