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Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo

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Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo. Toulouse-França. Lucas Casagrande Neves. Coordenadores: Isabelle Queinnec Vincent Mahout Edson Roberto de Pieri. Plano da Apresentação. Introdução Projeto Objetivos Modelagem Modelos Cinemático e Dinâmico Espaço de Estados

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Presentation Transcript
modelagem e controle de um rob manipulador paralelo

Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo

Toulouse-França

Lucas Casagrande Neves

Coordenadores:

Isabelle Queinnec

Vincent Mahout

Edson Roberto de Pieri

plano da apresenta o
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
plano da apresenta o1
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
projeto
projeto

Robótica de Manipuladores

OBJECTIF 100G

Menores Tempos de Ciclo  Mais Peças Manipuladas  Maior Produtividade

  • Tempos de Deslocamento
  • Tempos de Estabilização
  • Robustez de Desempenho
projeto1
projeto

Altas velocidades e acelerações

Quatro braços

Arquitetura paralela

Somente dois atuados

plano da apresenta o2
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
objetivos
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
    • Formalismo em espaço de estados
    • Variação ao longo de uma trajetória
objetivos1
objetivos

Modelo Geométrico

Modelo Cinemático

Modelo Dinâmico

Modelo LPV

Multi-modelo LPV

Controlador por Realimentação de Estados

plano da apresenta o3
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
slide10

Modelos

Modelo Geométrico

Modelo Cinemático

Modelo Dinâmico

plano da apresenta o4
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
slide12

Espaço de estados

Trajetória

Modelo Dinâmico

Linearização

Modelo LPV

NÃO-LINEAR

plano da apresenta o5
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
slide15

Espaço de estados afim

Modelo LPV

13 sub-modelos ao longo da trajetória cujas posições e velocidades são lineares e acelerações constantes

Particionamento

+

Aproximações

Multi-modelo LPV

LINEAR

plano da apresenta o6
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  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
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Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
slide19

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

slide20

Controlador lpv

  • 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

slide21

Controlador linear

  • 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

plano da apresenta o8
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
resultados
resultados

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

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 = [-0.45,0.45] 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 = [-0.35,0.35] m

Des. z = [-0.9,-0.85] m

Tempo x = 0.1 s

Tempo z = 0.05 s

Tempo esp. = 0.05 s

plano da apresenta o9
Plano da Apresentação
  • Introdução
    • Projeto
    • Objetivos
  • Modelagem
    • Modelos Cinemático e Dinâmico
    • Espaço de Estados
    • Espaço de Estados Afim
  • Validação dos Modelos
  • Controladores
  • Resultados
  • Conclusão e Perspectivas
conclus es e perspectivas
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 conservativo possível
    • apenas critério de estabilidade
  • Considerar outros critérios
    • alocação de pólos
    • performances de resposta ao impulso
    • custo ou
  • Controladores dependentes de parâmetro
obrigado pela aten o
Obrigado pela atenção

Lucas Casagrande Neves

lucascneves@gmail.com