Desarrollo de un control adaptivo para el seguimiento de trayectoria de un robot móvil con ruedas

Resumen

Los métodos clásicos de modelamiento y control aplicados a robots móviles de locomoción diferencial generan ecuaciones matemáticas que representan con aproximación la dinámica del sistema y funcionan relativamente bien cuando el sistema es lineal en un rango específico de trabajo. Sin embargo, pueden presentar baja precisión cuando hay muchas variaciones de la dinámica en el tiempo o se presentan perturbaciones.  Para solucionar este problema se empleó un método recursivo de mínimos cuadrados (RLS) que usa una estructura en tiempo discreto de primer orden del modelo autorregresivo con variable exógena (ARX). Se realiza el diseño y sintonización de controladores autoajustables adaptativos PID en margen de fase y en asignación de polos. El principal aporte de esta metodología es que permite la actualización permanente y en línea (on–line) del modelo del robot y de los parámetros de los controladores autoajustables adaptativos PID, además, se implementó una técnica de análisis de estabilidad de Lyapunov para el control de seguimiento de trayectorias y de caminos, esto hace que los errores generados en el posicionamiento y la orientación del robot al realizar una determinada tarea tiendan asintóticamente a cero. El desempeño de los controladores autoajustables adaptativos PID es medido a través de la implementación de los criterios de la integral del error, lo cuales permiten determinar el controlador de mejor rendimiento, siendo para este caso el del tipo autoajustable adaptivo PID en asignación de polos, permitiendo al robot móvil mayor precisión en el seguimiento de las trayectorias y caminos asignados, así como un menor desgaste mecánico y energético, debidos a sus movimientos suaves y precisos.

Palabras clave

estabilidad de Lyapunov, Matlab, modelo paramétrico, robots móviles, simulación, telerobótica

Biografía del autor/a

Guiovanny Suarez-Rivera

Rol: Conceptualización, Investigación, Metodología, Redacción-Borrador Original.

Nelson David Muñoz-Ceballos, M.Sc.

Rol: Metodología, Redacción-Revisión y edición.

Henry Mauricio Vásquez-Carvajal, M.Sc.

Rol: Metodología, Redacción-Revisión y edición.

Citas

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