Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo

Apresentação em tema: "Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo"— Transcrição da apresentação:

1 Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo
Toulouse-França Lucas Casagrande Neves Coordenadores: Isabelle Queinnec Vincent Mahout Edson Roberto de Pieri

2 Plano da Apresentação Introdução Modelagem Validação dos Modelos
Projeto Objetivos Modelagem Modelos Cinemático e Dinâmico Modelo em Espaço de Estados Modelo em Espaço de Estados Afim Validação dos Modelos Controladores Resultados Conclusão e Perspectivas

3 OBJECTIF 100G projeto Robótica de Manipuladores
Menores tempos de ciclo Mais peças manipuladas Maior produtividade Tempos de deslocamento Tempos de estabilização Robustez de performance OBJECTIF 100G

4 projeto Altas velocidades e acelerações Quatro braços
Somente dois braços atuados Arquitetura paralela Restrições: Sem movimento eixo Y Plataforma paralela à base

5 objetivos Síntese de controlador para seguimento de uma trajetória pick-and-place utilizando técnicas de controle robusto Modelo rígido do robô Utilização de ferramentas para controle robusto Utilização de um modelo em espaço de estados, incorporando termos incertos, variantes no tempo e/ou perturbações para representar os fenômenos não-lineares

6 Controlador por Realimentação de Estados
objetivos Modelo Geométrico Modelo Cinemático Modelo Dinâmico Modelo LPV Multi-modelo LPV Controlador por Realimentação de Estados

7 Modelos Modelo Geométrico Modelo Cinemático Modelo Dinâmico

8 Modelo geométrico

9 Modelo cinemático Dificuldades para cálculo do Jacobiano

10 Modelo dinâmico Cálculo a partir da Segunda Lei de Newton para Rotação para cada componente do robô

11 NÃO-LINEAR Espaço de estados Trajetória Linearização Modelo Dinâmico
Modelo LPV Modelo Dinâmico Trajetória Linearização NÃO-LINEAR

12 Linearização Modelo dinâmico do sistema Simplificação Subtração

13 Linearização

14 Espaço de estados afim Cada elemento das matrizes A e B precisam ser uma combinação linear dos parâmetros variantes do sistema Exemplo

15 Espaço de estados afim Para o caso do manipulador
Impossível de ser utilizado com as ferramentas de controle robusto Necessidade de redução do número de parâmetros variantes

16 Espaço de estados afim Trajetória definida previamente
Controlador baseado nessa trajetória

17 LINEAR Espaço de estados afim Particionamento + Aproximações
Modelo LPV Particionamento + Aproximações Multi-modelo LPV LINEAR

18 Validação dos modelos

19 Controladores Objetivo: Projetar um controlador único (K) por realimentação de estados que garanta a estabilidade de todos os sub-modelos ao longo da trajetória desejada Ferramenta: Toolbox RoMulOC Critérios Controlador Robusto RoMulOC Modelo

20 Controlador lpv CONTROLADOR ÚNICO
Objetivo: Construir um controlador único que garanta a estabilidade de todos os sub- modelos LPV ao longo da trajetória. Estabilidade quadrática de Lyapunov CONTROLADOR ÚNICO

21 Controlador linear CONTROLADOR ÚNICO
Objetivo: Construir um controlador único que garanta a estabilidade de todos os sub- modelos lineares ao longo da trajetória. Estabilidade quadrática de Lyapunov CONTROLADOR ÚNICO

22 resultados Des. x = [-0.35,0.35] m Des. z = [-0.9,-0.85] m
Tempo x = 0.1 s Tempo z = 0.05 s Tempo esp. = 0.05 s Des. x = [-0.45,0.45] m Des. z = [-0.95,-0.85] m Tempo x = 0.1 s Tempo z = 0.05 s Tempo esp. = 0.05 s Des. x = [-0.45,0.45] m Des. z = [-0.95,-0.85] m Tempo x = 0.25 s Tempo z = 0.2 s Tempo esp. = 0.05 s Des. x = [-0.5,0.5] m Des. z = [-0.95,-0.8] m Tempo x = 0.5 s Tempo z = 0.5 s Tempo esp. = 0.05 s

23 Conclusões e perspectivas
Aprendisagem sobre modelagem de sistemas variantes no tempo Nova versão do simulador Controlador por realimentação de estados simples fácil processamento garante a estabilidade ao longo de uma trajetória pré- determinada Controlador mais conservador possível apenas critério de estabilidade Considerar outros critérios alocação de pólos performances de resposta ao impulso custo ou Controladores dependentes de parâmetro

24 Lucas Casagrande Neves
Obrigado pela atenção Lucas Casagrande Neves