Diseño e implementación de un sistema de control no lineal por modos deslizantes multivariable aplicado a un manipulador robótico traslacional 2DOF

Abstract

El presente trabajo trata sobre el control de trayectoria de un manipulador robótico de traslación multivariable de 2 DOF (Degrees-of-Freedoms) que consta de un carro accionado por una polea y un eslabón articulado en el CG (centro de gravedad) de dicho carro. Tal proceso será controlado mediante la técnica de control por modos deslizantes. La acción de control está orientada a controlar el movimiento traslacional del móvil y el movimiento angular de la varilla, que es libre de girar en ambas direcciones. Las metas impuestas para este trabajo son: modelación del proceso y simulación del sistema con la ley de control por modos deslizantes. Esta ley de control emplea la realimentación no lineal discontinua en una superficie dada que pertenece al espacio estado del sistema. Si una trayectoria de estado originada en esta superficie (como respuesta al comportamiento natural de la dinámica ele sistema de lazo abierto) intente desviarse de la misma, entonces actúa una fuerza de control que evita tal desviación. Estudios de simulación demostrarán que las señales de control diseñadas pueden hacer que las salidas sigan eficientemente a trayectorias de referencia arbitrarias.

This paper presents the multivariable sliding mode control methodology applied to a translational robot arm of 2 DOF to salve the problem of trajectory tracking. The robot arm into consideration possesses two DC motors whit gear reduction mechanism and optical encoder: The first motor is articulated to a pulley that uses a cable to transmit the force that drives the sliding motion of a cart mounted on a pair of rails along the horizontal axis. The second motor is employed to drive the rotary motion of the link of the robot arm around a pivot point; such a point is assumed to be the CG of the cart. Such a robot arm is o multivariable square process with two inputs (armature voltages) and two outputs (cart and link positions). Simulation results of the designed nonlinear control system will demonstrate that the designed control inputs make the outputs capable of tracking desired trajectories.