Control Motor Avanzado para Mejorar la Precisión de Seguimiento de Trayectorias de un Robot Móvil de Bajo Costo
Autores: Mérida-Calvo, Luis; Rodríguez, Andrés San-Millán; Ramos, Francisco; Feliu-Batlle, Vicente
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Control Motor Avanzado para Mejorar la Precisión de Seguimiento de Trayectorias de un Robot Móvil de Bajo Costo
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Preciso
Seguimiento de trayectoria
Robot móvil
Sistema de control
Controlador PID
Rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El seguimiento preciso de la trayectoria es un objetivo primordial cuando un robot móvil debe realizar tareas complicadas. En movimientos de alta velocidad, aparecen retrasos temporales al alcanzar la posición y orientación deseadas, así como sobrepasos en los cambios de orientación, lo que impide la ejecución de algunas tareas. Uno de los aspectos que más influye en el rendimiento del seguimiento es el sistema de control de los actuadores de las ruedas del robot. Normalmente, se implementan controladores PID que, en el caso de robots de bajo costo, no ofrecen un buen rendimiento de seguimiento debido a la no linealidad de la fricción, el retraso temporal del hardware y la saturación. Proponemos superar estos problemas diseñando un sistema de control de procesos avanzado compuesto por un controlador PID más un prefiltro combinado con un predictor de Smith, un esquema anti-saturación y un compensador de fricción de Coulomb. La contribución de este artículo es el esquema de control del motor y el método para ajustar los parámetros de los controladores. Se ha implementado en un pequeño robot móvil de bajo costo bien conocido y se han realizado experimentos que demuestran la mejora lograda en el rendimiento al utilizar este sistema de control.
Descripción
El seguimiento preciso de la trayectoria es un objetivo primordial cuando un robot móvil debe realizar tareas complicadas. En movimientos de alta velocidad, aparecen retrasos temporales al alcanzar la posición y orientación deseadas, así como sobrepasos en los cambios de orientación, lo que impide la ejecución de algunas tareas. Uno de los aspectos que más influye en el rendimiento del seguimiento es el sistema de control de los actuadores de las ruedas del robot. Normalmente, se implementan controladores PID que, en el caso de robots de bajo costo, no ofrecen un buen rendimiento de seguimiento debido a la no linealidad de la fricción, el retraso temporal del hardware y la saturación. Proponemos superar estos problemas diseñando un sistema de control de procesos avanzado compuesto por un controlador PID más un prefiltro combinado con un predictor de Smith, un esquema anti-saturación y un compensador de fricción de Coulomb. La contribución de este artículo es el esquema de control del motor y el método para ajustar los parámetros de los controladores. Se ha implementado en un pequeño robot móvil de bajo costo bien conocido y se han realizado experimentos que demuestran la mejora lograda en el rendimiento al utilizar este sistema de control.