Control de sistemas de segundo orden con saturación de entrada

Abstract

RESUMEN: En la presente tesis se realiza el diseño y análisis de dos esquemas de control para sistemas Euler-Lagrange con saturación de entrada. Como ejemplos numéricos se utiliza el mecanismo de biela manivela y un robot manipulador caso de tres grados de libertad. Después del capítulo introductorio, se presentan los preliminares matemáticos requeridos para seguir el texto, una revisión de la literatura y el objetivo de control de regulación. La primer contribución es la extensión y rediseño de un controlador tipo proporcional-integral-derivativo (PID) para manipuladores con saturación de entrada previamente reportado en la literatura. A este controlador se le otorgó la capacidad de controlar manipuladores con término de gravedad por medio de una función de saturación en cascada. Su viabilidad se demuestra en simulaciones numéricas. La segunda contribución es el diseño de un controlador tipo proporcional-derivativo (PD) con compensación de gravedad para el mismo tipo de sistemas, se demuestra estabilidad semiglobal para el punto de equilibrio de lazo cerrado. Se ejemplifica la región de atracción y se demuestra el rendimiento en simulaciones numéricas. ABSTRACT: In this thesis, the design and analysis of two control schemes for input saturated Euler-Lagrange systems was made. As numerical examples, the crank-slider mechanism and a three degrees-of-freedom robot manipulator were utilized. After the introductory chapter, the mathematical preliminaries needed to follow the text are presented, a literature review and the regulation control objective. The first contribution is the extension and redesign of a proportional-integral-derivative (PID)-type controller for input saturated manipulators that was previously reported in the literature. This controller was given the capacity to control manipulators with gravity terms utilizing a cascaded saturation function. Its viability was demostrated in numerical simulations. The second contribution is the design of a PD (proportional-derivative)-type with gravity compesation controller for the same kind of systems, semi-global stability was demonstrated for the closed-loop equilibrium point. The region of attraction and performance were exemplified with numerical simulations.