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Título: Simulação do controle de um manipulador robótico: uma abordagem via controle otimo em um problema de setpoint
Título(s) alternativo(s): Control simulation of a robotic manipulator: an approach towards optimal control in a setpoint problem
Autor(es): Manika, Fernanda Wünsch
Grybosi, Jorge Felipe
Dorighello, Renato Sellaro
Orientador(es): Souto, Rafael Fontes
Palavras-chave: MATLAB (Programa de computador)
Automação
Manipuladores (Mecanismo)
Robótica
Engenharia elétrica
MATLAB (Computer program)
Automation
Manipulators (Mechanism)
Robotics
Electric engineering
Data do documento: 16-Jun-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MANIKA, Fernanda Wünsch; GRYBOSI, Jorge Felipe; DORIGHELLO, Renato Sellaro. Simulação do controle de um manipulador robótico: uma abordagem via Controle Ótimo em um problema de setpoint. 2016. 90 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Controle e Automação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: Este trabalho relata o estudo de diversos conceitos sobre robótica aplicados a um manipulador de dois graus de liberdade, bem como a teoria de controle ótimo utilizada para projetar um regulador linear quadrático em um problema de setpoint. Como atuador do controle, foi utilizado o modelo de um motor DC em espaço de estados. Simulouese a resposta dinâmica de dois desses motores, acoplados em um braço robótico, para diferentes posições e trajetórias. A simulação ocorreu no ambiente do software MATLAB® utilizando a ferramenta Simulink para a modelagem o sistema. Para efeitos de comparação com outros controladores, foi implementado um controlador PID aos motores do braço robótico e então realizadas simulações para ambos os controladores com o mesmo setpoint. Observou-se que os valores de ganho do PID eram muito elevados, o que resultava em uma resposta muito rápida do sistema, porém em um valor de índice de desempenho muito grande. O controlador linear quadrático obtém vantagens nesse sentido, pois permite uma avaliação de custo, resultando em índices de desempenho menores.
Abstract: This paper reports the study of several concepts of robotics applied to a manipulator of two degrees of freedom and also the optimal control theory used to design a linear quadratic regulator within a setpoint problem. The control actuator used was a state space model of a DC motor. The dynamic responses of two of these motors, coupled to a robotic arm, were simulated for different positions and trajectories. The simulation took place in MATLAB® software using Simulink tool for modeling the system. In order to compare with other controllers, a PID controller has been implemented to the robotic arm’s motors, then simulations have been made for both controllers with the same setpoint. It was observed that the PID gain values were very high, resulting in a very fast system response, however in a very high performance index value. The linear quadratic controller obtains advantages at this point, because it allows a cos !evaluation, resulting in lower performance indexes.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8214
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