Diseño de un sistema de control no lineal multivariable basado en el método de linealización por realimentación de estados aplicado a un robot manipulador esférico de DOF

Abstract

El presente artículo presenta la aplicación de la metodología de control no lineal denominada linealización por realimentación de estados a un robot manipulador esférico de 2 DFO (Degrees-of-Freedoms) . Este robot se compone de una base giratoria y un eslabón., cuyas posiciones angulares serán controladas mediante la técnica de control en cuestión. Las metas impuestas para este trabajo son: modelado del proceso, diseño del controlador no lineal MIMO (Múltiple-Input-Multiple-Output) de 2 entradas y 2 salidas, diseño del observador no lineal MIMO también de 2 entradas y 2 salidas, y simulación del sistema de control no lineal diseñado para demostrar que las salidas del proceso son capaces de seguir la evolución de trayectorias deseadas arbitrarias. Este proyecto de investigación es un esfuerza más orientado al campo de la construcción y pruebas de funcionamiento de robots manipuladores controlados con nuevas estrategias de control. La motivación es clara: los robots manipuladores controlados por realimentación tienen mayor impacto en los procesos de manufactura, tanto para realizar una serie de trabajos repetitivos y en ambiente peligrosos, así como para lograr mayor precisión en el control de trayectorias de trabajo.

This paper presents the multivariable feedback linearization methodology applied to a spherical robot arm of 2 DOF to solve the problem of trajectory tracking. The base of the robot arm (a metallic disk joined to a metallic bar) is driven by a first DC motor, while its metallic link is driven by a second DC motor. Both motors possess optical encoders to sense angular positions. The robot arm is a multivariable square process with two inputs (armature voltages) and two outputs (angular positions of the base and the link). Simulation results of the designed nonlinear control system will demonstrate that the designed control inputs make the outputs capable of tracking desired trajectories.