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Uso de Control Predictivo de Modelo Dependiente de la Pose para el Seguimiento de Trayectorias con Tensiones Acotadas en un Robot Paralelo Suspendido por Cables en 3 Grados de Libertad

Autores: Bettega, Jason; Richiedei, Dario; Trevisani, Alberto

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Uso de Control Predictivo de Modelo Dependiente de la Pose para el Seguimiento de Trayectorias con Tensiones Acotadas en un Robot Paralelo Suspendido por Cables en 3 Grados de Libertad


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Control predictivo de modelos
Robots paralelos impulsados por cables
Trayectoria del efector final
Tensiones de los cables
Modelo dinámico no lineal
Tensiones óptimas de los cables

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento propone los resultados preliminares sobre una nueva arquitectura de control basada en control predictivo por modelo (MPC) para robots paralelos impulsados por cables (CDPR) y los aplica a un robot con tres grados de libertad (3-DOF) con una configuración suspendida, lo que da lugar a un robot paralelo suspendido por cables (CSPR). El objetivo del esquema de control es asegurar un seguimiento preciso de la trayectoria del efector final de referencia, mientras se imponen tensiones de cable positivas a priori. Para manejar las no linealidades que caracterizan el modelo dinámico que rige este tipo de sistema multibody y mantener bajo el esfuerzo computacional, se diseña un algoritmo MPC dependiente de la posición con un integrador embebido para calcular las tensiones óptimas de los cables requeridas para seguir la trayectoria comandada del efector final. Tales tensiones deben pertenecer al dominio factible definido a través de un límite inferior, que es ligeramente mayor que cero, para asegurar que los cables tiren del efector final, y un límite superior, para representar el estrés máximo que los cables pueden soportar sin romperse. El controlador resultante es no lineal, aunque realiza una linealización local en la predicción en cada paso de tiempo para reducir el esfuerzo computacional. Las tensiones óptimas se transforman luego en los torques de motor comandados a través del modelo dinámico inverso de los servomotores que impulsan los cabrestantes, ya que no se adopta ninguna medición de fuerza en la implementación del controlador. La arquitectura de control se diseña y valida numéricamente a través de un CSPR espacial con efector final concentrado, y es impulsada por tres cables (es decir, con una configuración no redundante). Se asumen cuatro trayectorias diferentes para resaltar varias características del controlador propuesto.

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