Control de Posicionamiento Acotado de Manipuladores Sujeto a Oscilación de Base e Incertidumbre de Carga Útil
Autores: Guo, Yufei; Hou, Baolin; Hao, Zhiqiang; Wang, Zhigang; Huynh, Van Thanh
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control de Posicionamiento Acotado de Manipuladores Sujeto a Oscilación de Base e Incertidumbre de Carga Útil
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Manipuladores de base oscilante
Estrategias de control
Oscilaciones de la base
Manipulador montado en vehículo
Modelo de dinámica no lineal
Control de posicionamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La oscilación de la base de montaje representa un desafío significativo para el control de estos sistemas mecánicos llamados manipuladores de base oscilante (OBMs). La precisión de posicionamiento del sistema se ve gravemente afectada por las oscilaciones de la base. Se han investigado muchas estrategias de control, pero la mayoría de ellas requieren la medición o predicción de las oscilaciones de la base. Este artículo se centra en un tipo único de OBMs: el manipulador montado en un vehículo que opera completamente dentro del espacio de trabajo no inercial (espacio fijo a la base). Es un gran desafío obtener la oscilación de su base en aplicaciones prácticas. Además, la incertidumbre inherente de la carga útil y la saturación del actuador hacen que el diseño de su control sea más complicado. Para resolver los problemas mencionados, este estudio desarrolló una nueva estrategia de control. Primero se construye un modelo de dinámica no lineal, donde el término de oscilación de la base se considera como la perturbación externa del sistema. Luego, se propone un control de posicionamiento, que puede considerarse como un control proporcional-derivativo (PD) con ganancias continuas que varían en el tiempo, basado en el método de Lyapunov implícito. Finalmente, se llevan a cabo simulaciones y experimentos de hardware para certificar la efectividad del control propuesto. Los resultados demuestran que, incluso sin la predicción o medición de las oscilaciones de la base, el control propuesto ofrece un rendimiento de posicionamiento superior en términos de robustez frente a la oscilación de la base y la incertidumbre de la carga útil, así como la garantía de acotamiento de la entrada de control.
Descripción
La oscilación de la base de montaje representa un desafío significativo para el control de estos sistemas mecánicos llamados manipuladores de base oscilante (OBMs). La precisión de posicionamiento del sistema se ve gravemente afectada por las oscilaciones de la base. Se han investigado muchas estrategias de control, pero la mayoría de ellas requieren la medición o predicción de las oscilaciones de la base. Este artículo se centra en un tipo único de OBMs: el manipulador montado en un vehículo que opera completamente dentro del espacio de trabajo no inercial (espacio fijo a la base). Es un gran desafío obtener la oscilación de su base en aplicaciones prácticas. Además, la incertidumbre inherente de la carga útil y la saturación del actuador hacen que el diseño de su control sea más complicado. Para resolver los problemas mencionados, este estudio desarrolló una nueva estrategia de control. Primero se construye un modelo de dinámica no lineal, donde el término de oscilación de la base se considera como la perturbación externa del sistema. Luego, se propone un control de posicionamiento, que puede considerarse como un control proporcional-derivativo (PD) con ganancias continuas que varían en el tiempo, basado en el método de Lyapunov implícito. Finalmente, se llevan a cabo simulaciones y experimentos de hardware para certificar la efectividad del control propuesto. Los resultados demuestran que, incluso sin la predicción o medición de las oscilaciones de la base, el control propuesto ofrece un rendimiento de posicionamiento superior en términos de robustez frente a la oscilación de la base y la incertidumbre de la carga útil, así como la garantía de acotamiento de la entrada de control.