Diseño de un controlador no lineal multivariable por realimentación de estado aplicado a un robot manipulador esférico de tres grados de Libertad

Abstract

El presente trabajo trata sobre el diseño de un controlador no lineal multi- variable por realimentación de estado aplicado a un robot manipulador esférico de 3 grados de libertad (3 DOF: 3 Degree-of-freedoms). Este manipulador se compone de una base giratoria y 2 eslabones, cuyas posiciones angulares son su¬jetos de control y las salidas controladas deben seguir la evolución de trayectorias arbitrarias. Para este estudio, se ha organizado el trabajo en seis capítulos de la siguiente forma: En el capítulo I denominado Introducción se presentan los objetivos y el alcance del trabajo. En el capítulo II denominado Planteamiento del Problema se presenta el enun¬ciado del problema. En el capítulo III denominado Modelado de la Planta se desarrolla el mode¬lado matemático usando el algoritmo Lagrange-Euler. En el capítulo IV denominado Retroalimentación No Lineal se presenta el fundamento teórico de la técnica de control no lineal para procesos SISO (simple entrada y simple salida) y para procesos MIMO (múltiple entrada y múltiple salida). En el capítulo V denominado Simulación del Sistema se ilustran los resultados obtenidos de las simulaciones hechas en MATLAB. Las simulaciones han sido realizadas para el control de trayectoria constante y para control de trayectoria senoidal. Así mismo se presenta el comportamiento del manipulador utilizando el Toolbox Robotics para MATLAB. En el capítulo VI denominado Especificaciones Técnicas se define el hardware y software para una futura implementación en tiempo real. Finalmente se presenta las conclusiones, bibliografía y los apéndices. En el Apéndice A se presenta el cálculo del coeficiente de fricción viscosa del segundo eslabón. En el Apéndice B se presenta los programas del algoritmo de Lagrange-Euler y el algoritmo de control no lineal, escritos en código MATLAB. En el Apéndice C se presenta los resultados experimentales de la implementación en tiempo real de un robot manipulador de 2 grados de libertad.