Para el control de seguimiento de robots manipuladores existen esquemas, como el
control PID y el control por par calculado que hacen que el error sea asintóticamente
estable, El control PID es simple de implementar pero su desempeño disminuye al
aumentar la velocidad de operación, por lo cual se desarrolló el control por par
calculado; pero estas dos estrategias se ven muy afectadas en su desempeño
cuando el modelo del manipulador no se conoce con exactitud, en este caso el
control robusto es una buena opción ya que éste permite minimizar los efectos de las
dinámicas no lineales desconocidas.
Spong propuso una ley de control no lineal robusta para robots manipuladores con
incertidumbre paramétrica basada en la teoría de Lyapunov para asegurar la
estabilidad de este. Esta técnica es muy utilizada en otras estrategias de control
como son el control robusto adaptativo, control óptimo, etc. En esta tesis se retoma la
ley de control propuesta por Spong y se aplica a un robot SCARA de 4 grados de
libertad para el control de seguimiento de trayectorias.
En el área de la robótica el control backstepping es aplicado en robots móviles,
robots manipuladores y robots paralelos, esta técnica de control garantiza la
estabilidad asintótica y el seguimiento de trayectorias.
El aporte de esta tesis es la aplicación del control backstepping a robots
manipuladores sin considerar la dinámica de los actuadores, algunos investigadores
como Lotfazar, Eghtesad y Chun-Yi emplean esta técnica considerando dicha
dinámica, la cual les permite obtener un modelo representable según el enfoque
backstepping. Teniendo en cuenta que no es muy sencillo identificar el modelo de los
actuadores de un robot manipulador, este trabajo se enfocó en diseñar una ley de
control backstepping partiendo únicamente de su modelo dinámico. La ley de control
diseñada garantiza la estabilidad asintótica del manipulador frente a dinámicas no
modeladas como es el modelo de los actuadores y a incertidumbre paramétrica.
La ley de control backstepping es aplicada a un robot SCARA de 4 grados de libertad
y comparada con la ley de control propuesta por Spong y el control por par calculado
mediante simulación.
For the tracking control of robot manipulators approaches exist, such as PID control
and computed torque control that make the mistake is asymptotically stable, PID
control is simple to implement but their performance decreases with increasing speed
of operation, so which is developed the control torque calculated, but the performance
these two strategies decreases when the model of the manipulator is unknown
exactly, in this case the robust control is a good choice because it allows minimizing
the effects of nonlinear dynamics unknown.
Spong proposed a nonlinear robust control law to robot manipulators with parametric
uncertainty based on the theory of Lyapunov to guaranteed stability. This scheme is
used widely for other control strategies such as adaptive robust control, optimal
control and so on. This thesis uses the control law proposed by Spong on a SCARA
robot of 4 degrees of freedom to tracking control.
In robotics, backstepping control is used on mobile robots, manipulator robots and
parallel robots, technique that guarantees asymptotic stability and tracking control.
The contribution of this thesis is the application of backstepping control in manipulator
robots without including the dynamics of actuators. Many researchers as Lotfazar,
Eghtesad and Chun-Yi, have been used this technique considering this dynamics,
which allows express the model according to the backstepping approach. Taking into
account that is not easy identify the actuator dynamics, the main work of this study is
the design of a control law based only on its dynamic model. The designed control
strategy guarantees asymptotic stability respect to non modeled dynamics (actuators
model) and parametric uncertainty.
Backstepping control law is applied to a SCARA robot of 4 degrees of freedom and
compared in simulation with the control law proposed by Spong and the computed
torque control.