Simulações numéricas e computacionais de controle de posicionamento de manipuladores robóticos sujeitos a excitação de fontes não ideais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Pereira, Amarildo Eider Barbosa lattes
Orientador(a): Tusset, Angelo Marcelo lattes
Banca de defesa: Tusset, Angelo Marcelo lattes, Oliveira, Clivaldo de lattes, Janzen, Frederic Conrad lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Controladores programáveis
Controladores PID
Manipuladores (Mecanismo)
Robótica
Simulação (Computadores)
Programmable controllers
PID controllers
Manipulators (Mechanism)
Robotics
Computer simulation
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30408
Resumo: Este trabalho propõe o uso de um controlador híbrido que combina conceitos do controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID) com o Regulador Linear-Quadrático (LQR) e um ganho feedforward para controlar o posicionamento de um braço robótico 2 DOF com juntas flexíveis. Como as articulações são flexíveis, há neste sistema um acoplamento não ideal entre os elos do braço robótico, onde o movimento angular de um elo pode gerar oscilações que se espalham e impactam na resposta do sistema. A fonte de excitação não ideal origina-se do acoplamento entre o motor elétrico utilizado para movimentar o elo do braço robótico com o elemento flexível da estrutura. Essas oscilações mecânicas interferem no posicionamento do motor e, portanto, na potência elétrica consumida pelo sistema. Na seção de resultados deste trabalho, simulações numéricas são utilizadas para mostrar a funcionalidade e desempenho do controlador proposto no sistema estudado.
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A fonte de excitação não ideal origina-se do acoplamento entre o motor elétrico utilizado para movimentar o elo do braço robótico com o elemento flexível da estrutura. Essas oscilações mecânicas interferem no posicionamento do motor e, portanto, na potência elétrica consumida pelo sistema. Na seção de resultados deste trabalho, simulações numéricas são utilizadas para mostrar a funcionalidade e desempenho do controlador proposto no sistema estudado.This work proposes the use of a hybrid controller that combines concepts of the Proportional-Integral-Derivative (PID) controller with the Linear-Quadratic-Regulator (LQR) and a Feedforward gain to control the positioning of a 2 DOF robotic arm with flexible joints. As the joints are flexible, there is in this system a non-ideal coupling between the links of the robotic arm, where the angular movement of one link can generate oscillations that spread and impact the response of the system. The nonideal excitation source originates from the coupling between the electric motor used to move the link of the robotic arm with the flexible element of the structure. These mechanical oscillations interfere in the positioning of the motor, and thus in the electrical power consumed by the system. In the results section of this work, numerical simulations are used to show the functionality and performance of the proposed controller in the studied system.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUTFPRBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia/Tecnologia/GestãoControladores programáveisControladores PIDManipuladores (Mecanismo)RobóticaSimulação (Computadores)Programmable controllersPID controllersManipulators (Mechanism)RoboticsComputer simulationSimulações numéricas e computacionais de controle de posicionamento de manipuladores robóticos sujeitos a excitação de fontes não ideaisNumerical and computational simulations of positioning control of robotic manipulators subject to excitation from non-ideal sourcesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPonta GrossaTusset, Angelo Marcelohttps://orcid.org/0000-0003-3144-0407http://lattes.cnpq.br/1204232509410955Tusset, Angelo Marcelohttps://orcid.org/0000-0003-3144-0407http://lattes.cnpq.br/1204232509410955Oliveira, Clivaldo dehttps://orcid.org/0000-0001-6117-6841http://lattes.cnpq.br/9325549565199068Janzen, Frederic Conradhttps://orcid.org/0000-0001-8215-4510http://lattes.cnpq.br/9154035815097979https://orcid.org/0000-0002-3247-9541http://lattes.cnpq.br/9729444833269066Pereira, Amarildo Eider Barbosareponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30408/3/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD53ORIGINALsimulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdfapplication/pdf2819985http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30408/1/simulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdfdc3723d4e593cf08ce4a29614cef20d9MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81031http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30408/2/license_rdf934f4ca17e109e0a05eaeaba504d7ce4MD52TEXTsimulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdf.txtsimulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdf.txtExtracted texttext/plain95826http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30408/4/simulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdf.txtf96e777d5ff715c471eea1136bbdbd3fMD54THUMBNAILsimulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdf.jpgsimulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1236http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30408/5/simulacoesnumericasdemanipuladoresroboticos.pdf.jpg35c9ef99c5ef9237d93ca67806e025f2MD551/304082023-01-24 04:07:12.317oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2023-01-24T06:07:12Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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