Comparativo de eficiência de controladores lineares no controle de posicionamento de um manipulador robótico com dois graus de liberdade

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Main Author: Santos, Guilherme Pacheco dos
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
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Summary: The motion and control applied to robotic manipulators has attracted the interest of researchers in the fields of engineering and robotics, where the design and evaluation of vibration and positioning control systems are one of the main focuses in their sections. Robotic manipulators with two degrees of freedom are one of the main mechanical systems where these effects can be found and, for this purpose, devices are needed to establish control of the active set and study its behaviors. In this work, the mathematical modeling of the system is developed in order to compare the performance of linear controls, considering the Linear Quadratic Controller (LQR), Feedforward Control (FFW) and Integrative Control (I) in relation to the ability to control position and vibration of a robot composed of two rigid links. The position is controlled by the electric current applied to the DC motor. The control acts on the motor current, and consequently on the position of the motor shaft and link. The results and numerical simulations carried out demonstrate the feasibility of applying the three control techniques considered, Linear Quadratic Controller (LQR) just, combined with Feedforward Control (FFW) and Integrative Control (I), in controlling the position of the robotic manipulator with two degrees of freedom, as well as a comparison between the efficiency of the applied control proposals.
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spelling Comparativo de eficiência de controladores lineares no controle de posicionamento de um manipulador robótico com dois graus de liberdadeComparative of the efficiency of linear controllers in positioning control of a robotic manipulator with two degrees of freedomRobóticaSistemas lineares de controleManipuladores (Mecanismo)Controladores programáveisRoboticsLinear control systemsManipulators (Mechanism)Programmable controllersCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAOEngenharia/Tecnologia/GestãoThe motion and control applied to robotic manipulators has attracted the interest of researchers in the fields of engineering and robotics, where the design and evaluation of vibration and positioning control systems are one of the main focuses in their sections. Robotic manipulators with two degrees of freedom are one of the main mechanical systems where these effects can be found and, for this purpose, devices are needed to establish control of the active set and study its behaviors. In this work, the mathematical modeling of the system is developed in order to compare the performance of linear controls, considering the Linear Quadratic Controller (LQR), Feedforward Control (FFW) and Integrative Control (I) in relation to the ability to control position and vibration of a robot composed of two rigid links. The position is controlled by the electric current applied to the DC motor. The control acts on the motor current, and consequently on the position of the motor shaft and link. The results and numerical simulations carried out demonstrate the feasibility of applying the three control techniques considered, Linear Quadratic Controller (LQR) just, combined with Feedforward Control (FFW) and Integrative Control (I), in controlling the position of the robotic manipulator with two degrees of freedom, as well as a comparison between the efficiency of the applied control proposals.O estudo de movimento e controle aplicados a manipuladores robóticos tem atraído o interesse de pesquisadores nas áreas de engenharia e robótica, onde o projeto e avaliação dos sistemas de controle de vibração e posicionamento são um dos principais focos em suas seções. Manipuladores robóticos com dois graus de liberdade são um dos principais sistemas mecânicos onde se pode encontrar esses efeitos e, para este fim, se fazem necessários aparatos para estabelecer o controle do conjunto ativo e o estudo dos seus movimentos. Neste trabalho é realizado a modelagem matemática do sistema com objetivo de comparar o desempenho de controles lineares, considerando o Controlador Linear Quadrático (LQR), Controle Feedforward (FFW) e o Controle Integrativo (I) em relação a capacidade de controlar a posição e vibração de um robô composto por dois elos rígidos. A posição é controlada pela corrente aplicada ao motor de corrente contínua. O controle atua na corrente dos motores, e consequentemente na posição do eixo do motor e do elo. Os resultados e simulações numéricas realizadas demonstram a viabilidade de aplicação das três técnicas de controle consideradas, Controlador Linear Quadrático (LQR) somente, combinado com o Controle Feedforward (FFW) e o Controle Integrativo (I), em controlar a posição do manipulador robótico de dois graus de liberdade, bem como um comparativo entre a eficiência das propostas de controle aplicadas.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de ProduçãoUTFPRTusset, Angelo Marcelohttps://orcid.org/0000-0003-3144-0407http://lattes.cnpq.br/1204232509410955Balthazar, José Manoelhttps://orcid.org/0000-0002-9796-3609http://lattes.cnpq.br/9728054402919622Tusset, Angelo Marcelohttps://orcid.org/0000-0003-3144-0407http://lattes.cnpq.br/1204232509410955Oliveira, Clivaldo dehttps://orcid.org/0000-0001-6117-6841http://lattes.cnpq.br/9325549565199068Lenzi, Giane Gonçalveshttps://orcid.org/0000-0003-2065-9622http://lattes.cnpq.br/6021910491013265Santos, Guilherme Pacheco dos2024-02-15T20:21:04Z2024-02-15T20:21:04Z2023-11-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTOS, Guilherme Pacheco dos. Comparativo de eficiência de controladores lineares no controle de posicionamento de um manipulador robótico com dois graus de liberdade. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2023.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33327porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2024-02-16T06:08:00Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/33327Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2024-02-16T06:08Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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