Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo

1. Modelagem e controle de um robô manipulador paralelo Toulouse-França Lucas Casagrande Neves Coordenadores: Isabelle Queinnec Vincent Mahout Edson Roberto de Pieri

2. 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

3. 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

4. projeto Robótica de Manipuladores OBJECTIF 100G Menores Tempos de Ciclo  Mais Peças Manipuladas  Maior Produtividade • Tempos de Deslocamento • Tempos de Estabilização • Robustez de Desempenho

5. projeto Altas velocidades e acelerações Quatro braços Arquitetura paralela Somente dois atuados

6. 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

7. 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

8. objetivos Modelo Geométrico Modelo Cinemático Modelo Dinâmico Modelo LPV Multi-modelo LPV Controlador por Realimentação de Estados

9. 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

10. Modelos Modelo Geométrico Modelo Cinemático Modelo Dinâmico

11. 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

12. Espaço de estados Trajetória Modelo Dinâmico Linearização Modelo LPV NÃO-LINEAR

13. 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

14. Espaço de estados afim

15. 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

16. 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

17. Validação dos modelos

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. resultados

25. 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

26. 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

27. Obrigado pela atenção Lucas Casagrande Neves lucascneves@gmail.com