Controle adaptativo híbrido de mecanismos atuados por músculos de Mckibben

• Autor(a) principal: Marcelo Henrique Souza Bomfim
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/39333
• topic: Manipulador robótico; Músculos de McKibben; MRAC; Controlador PID; Teoria de Lyapunov; ISO/TS 15066; Robótica colaborativa; Robótica assistiva; Engenharia mecânica; Controladores PID; Liapunov, Funções de; Manipuladores (Mecanismo); Robótica

Um manipulador robótico atuado por músculos de McKibben ou simplesmente um manipulador pneumático pertence a uma classe de sistemas que possuem resposta rápida, baixo amortecimento e comportamento não linear. Dessa forma, a utilização de controladores lineares, tais como o Proporcional-Integral-Derivativo (PID) é proibitivo, pois o sistema de controle apresentará diferentes desempenhos para condições operacionais distintas. Assim, a presente pesquisa apresenta uma nova abordagem topológica para o controle adaptativo híbrido, com a finalidade de contribuir no desenvolvimento de controladores para esse tipo de planta. Tal hibridismo corresponde na união dos controladores adaptativos por modelo de referência (MRAC – Model Reference Adaptive Controller) e dos controladores PID. A escolha é fundamentada na desnecessidade de modelos fenomenológicos ou identificação da planta, o que facilita o emprego em tempo real e na utilização da teoria de Lyapunov como etapa de projeto, o que dispensa a análise de estabilidade após o projeto do sistema de controle. A lei de controle proposta possui três parcelas, feedforward, derivativa e de realimentação ordinária. A estrutura topológica proposta é dedicada a manipuladores pneumáticos, em que a parcela feedforward é responsável pela rejeição de perturbações, a derivativa suaviza oscilações e a feedback tem a finalidade de anular o erro de rastreamento em regime permanente. O controlador PID atua no regime transitório, momento em que a atuação do MRAC é de baixo desempenho devido ao tempo de convergência dos parâmetros de ajuste. Como resultados a tese apresentou menores erros globais no rastreamento de posição, tanto nas simulações quanto nos experimentos, quando comparados a resultados da literatura, rejeitando perturbações de forma satisfatória e atendendo a norma ISO/TS 15066 que rege a interação física homem-robô nas robóticas colaborativa e assistiva.