5 control dinamico
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Control Dinámico
Objetivos y dificultadesControl monoarticularControl multiarticularOtras técnicas de control de robots
Robotica Industrial- Control Dinámico 1
Objetivo del control dinámico
? Procurar que las trayectorias realmente seguidas por el robot q(t) sean lo más parecidas posibles a las propuestas por el control cinemático qd(t)
? Herramientas:– Modelo dinámico del robot– Teoría de servocontrol (análisis y diseño)
? Representación interna? Representación en el espacio de estado? Teoría de sistemas no lineales? Estabilidad? Control PID? Control adaptativo? etc.
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Dificultades del control dinámico
? Modelo fuertemente no lineal? Sistema multivariable? Modelo acoplado? Parámetros variables (posición, carga,…)? Alto coste computacional? Necesidad de teorías de control complejas? Simplificaciones pérdida de prestaciones
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Control monoarticular
? Consideración de cada articulación de forma independiente
? No realista pero aceptable (pérdida de prestaciones)? La mayoría de los robots comerciales lo usan? Más aceptable en robots alto factor de reducción? Esquemas de control más extendidos:
– Control PD/PID– Control con prealimentación– Control PD con compensación de gravedad
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Influencia del factor de reducción
?(t) = D[q(t)] q(t) + h[q(t),q(t)] + C[q(t)]
q K qa ? K = matriz diagonal de los factores de reducción, ki i>1
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Control monoarticular PID
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Control monoarticular PID
• Un PID anula el error ante perturbación y asegura que en permanente se alcanza el valor final ante escalón. Pero no permite el seguimiento exacto de la trayectoria.
Puesto que e q qd? ? ; sumando ? ?Js B s qd? en ambos miembros
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Control monoarticular PID con Prealimentación
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• Elimina el error de seguimiento• Sólo sería posible si se conocen J, B y k con precisión
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Control PD con compensación de gravedad
Evita la acción integral y anula el error en régimen permanente
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R(s) = k p + k d s
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Control multiarticular
? Consideración de las influencias del resto de las articulaciones para el control de una articulación
? Elevada complejidad? Técnicas más extendidas:
– Desacoplamiento por inversión del modelo/par calculado– Técnicas de control adaptativo
?Planificación de ganancias?Con modelo de referencia (MRAC)?Par calculado adaptativo
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Desacoplamieto por inversión del modelo
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Ley de control:
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PID con prealimentación y desacoplamiento
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En ausencia de perturbaciones (? e = 0) el error es siempre nulo y, por tanto, .
Ante una perturbaci ón en forma de escalón (? e = 1/s), el error en régimen permanente se anula.
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Ley de control: (PAR CALCULADO) ? ? )()s(s)( 1d
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Planificación de Ganancias
Se construye una tabla de parámetros PID y otros.
Las entradas a la tabla pueden ser los valores de las coordenadas articulares y la carga.
Valores intermedios pueden ser interpolados
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Control adaptativo con modelo de referencia MRAC
Dificultad en encontrar el algoritmo de adaptación que asegure la estabilidad
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Control por par calculado adaptativo
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d )(s ?q????? DRIqq
Se trata de identificar en línea los parámetros de D y N
Dificultades en garantizar la estabilidad y problemas por el tiempo de cálculo
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Ajuste de los parámetros del PID
Máxima velocidad de respuesta sin sobreoscilación (críticamente amortiguado)
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Prevención de excitaciones cercanas a la resonancia