Control deslizante síncrono integral rápido para robots pantógrafos

Área de la Ciencia:

• Robótica y Sistemas de Control
• Ingeniería Mecatrónica
• Matemáticas Aplicadas

Sus antecedentes:

• Los robots pantógrafos (PR) requieren un control preciso para un movimiento sincronizado.
• Los métodos de control existentes pueden tener dificultades con la convergencia rápida y la robustez a las perturbaciones.

Objetivo del estudio:

• Proponer un novedoso Control Deslizante Síncrono Integral Rápido (FITSSMC) para un PR de 2 GDL.
• Asegurar la convergencia síncrona rápida de los errores de seguimiento de posición para los servomotores del PR.
• Mejorar la robustez frente a incertidumbres y perturbaciones externas.

Principales métodos:

• Modelado matemático del PR utilizando cinemática inversa/directa y dinámica de servomotor.
• Desarrollo de FITSSMC utilizando la función de signo normalizada por norma (NNSF) y funciones exponenciales a trozos.
• Diseño de dos observadores de estado de tiempo finito (FTSO) para la estimación de estados no medibles.
• Análisis de estabilidad de Lyapunov para probar la estabilidad síncrona y de tiempo finito.

Principales resultados:

• FITSSMC logra una convergencia síncrona rápida de los errores de seguimiento de posición para ambos motores.
• El término integral garantiza la evitación de singularidades y una fuerte robustez.
• Los observadores de estado de tiempo finito estiman eficazmente los estados no medibles.
• Simulaciones y experimentos comparativos validan un rendimiento superior en precisión de seguimiento y velocidad de convergencia.

Conclusiones:

• El FITSSMC propuesto minimiza eficazmente los errores de seguimiento de posición síncrona en los PR.
• El esquema de control demuestra un rendimiento superior en comparación con los métodos existentes, especialmente bajo incertidumbres.
• Esta investigación aporta una estrategia de control robusta y eficiente para aplicaciones de robots pantógrafos.