Propuesta de una estructura desacoplada de controladores Fuzzy-PID aplicada al control de posición en un CDPR plano
Autores: Carpio, Marco; Saltaren, Roque; Viola, Julio; Calderon, Cristian; Guerra, Juan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Propuesta de una estructura desacoplada de controladores Fuzzy-PID aplicada al control de posición en un CDPR plano
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Sistemas de robots
Cables
Modelo matemático
No linealidades
Estructura de control
Control de posición
Planar
Robot paralelo impulsado por cables
PID difuso
Controladores PID clásicos
Comparaciones de rendimiento
Investigación
Sistema de control
Efector final
Ajuste
Reglas
Ajuste de Ziegler-Nichols
Simulaciones
MATLAB
Simulink
Simscape
Efectividad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de sistemas de robots controlados por cables puede ser relativamente difícil cuando se aborda desde el modelo matemático del mecanismo, considerando que su enfoque implica no linealidades asociadas con diferentes componentes, como cables y poleas. En este trabajo, se desarrolló una propuesta de estructura de control desacoplada simple y práctica que no requiere prácticamente ningún análisis matemático para el control de posición de un robot paralelo accionado por cables en el plano (CDPR). Esta estructura se implementó utilizando controladores PID difuso no lineal y PID clásicos, lo que permitió establecer comparaciones de rendimiento. Para el desarrollo de esta investigación, primero se propuso la estructura del sistema de control, basada en un análisis de los cables involucrados en el movimiento del efector final (EE) del robot cuando actúan de forma independiente para cada eje. Luego se realizó una sintonización de reglas para los controladores PID difusos, y se aplicó la sintonización de Ziegler-Nichols a los controladores PID clásicos. Finalmente, se realizaron simulaciones en MATLAB con las herramientas Simulink y Simscape. Los resultados obtenidos permitieron observar la efectividad de la estructura propuesta, con un rendimiento notablemente mejor obtenido de los controladores PID difusos.
Descripción
El diseño de sistemas de robots controlados por cables puede ser relativamente difícil cuando se aborda desde el modelo matemático del mecanismo, considerando que su enfoque implica no linealidades asociadas con diferentes componentes, como cables y poleas. En este trabajo, se desarrolló una propuesta de estructura de control desacoplada simple y práctica que no requiere prácticamente ningún análisis matemático para el control de posición de un robot paralelo accionado por cables en el plano (CDPR). Esta estructura se implementó utilizando controladores PID difuso no lineal y PID clásicos, lo que permitió establecer comparaciones de rendimiento. Para el desarrollo de esta investigación, primero se propuso la estructura del sistema de control, basada en un análisis de los cables involucrados en el movimiento del efector final (EE) del robot cuando actúan de forma independiente para cada eje. Luego se realizó una sintonización de reglas para los controladores PID difusos, y se aplicó la sintonización de Ziegler-Nichols a los controladores PID clásicos. Finalmente, se realizaron simulaciones en MATLAB con las herramientas Simulink y Simscape. Los resultados obtenidos permitieron observar la efectividad de la estructura propuesta, con un rendimiento notablemente mejor obtenido de los controladores PID difusos.