Optimal control and state observer for a robotic manipulator with three degrees of freedom

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Luz Junior, José Adenilson Gonçalves
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3748
Resumo: Este trabalho apresenta a modelagem e simulação de um robô manipulador com três graus de liberdade e considerando suas estruturas com comportamento rígido. Os conceitos de cinemática para a dedução matemática e a mecânica de Lagrange foram usados para obter os modelos dinâmicos do manipulador e os atuadores DC com ímã permanente. Devido às características de não-linearidade e dinâmica, tanto o observador dos estados quanto o controle utilizado foram baseados na State Dependet Ricatti Equation (SDRE). As simulações feitas para parâmetros de desempenho constantes demonstraram a eficácia do controle ótimo aplicado ao manipulador e aos modelos de atuadores DC escolhidos. As aplicações das trajetórias ao manipulador enriquecem a aplicabilidade do projeto e os resultados obtidos com as técnicas escolhidas mostram sua eficiência.
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As simulações feitas para parâmetros de desempenho constantes demonstraram a eficácia do controle ótimo aplicado ao manipulador e aos modelos de atuadores DC escolhidos. As aplicações das trajetórias ao manipulador enriquecem a aplicabilidade do projeto e os resultados obtidos com as técnicas escolhidas mostram sua eficiência.This work presents the modeling and simulation of a robotic manipulator robot with three degrees of freedom by considering its structures with rigid behavior. The concepts of kinematics for the mathematical deduction and the Lagrangian mechanics were applyed to obtain the dynamic models of the manipulator and the DC actuators with are considered as permanent magnet motors. Due to the nonlinearities and dynamics characteristics, both the states observer and the controler used were based on State Dependet Ricatti Equation (SDRE). The simulations made for constant performance parameters demonstrated the effectiveness of the optimal control applied to the manipulator and to the chosen DC actuator models. The applications of trajectories to the manipulator enrich the applicability of the project and the results obtained with the techniques chosen show his efficiency.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia ElétricaRobóticaRobôs - DinâmicaControle eletrônicoRoboticsRobots - DynamicsElectronic controlOptimal control and state observer for a robotic manipulator with three degrees of freedomControle ótimo e observador de estados em manipulador robótico com três graus de liberdadeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPonta GrossaTusset, Angelo Marcelohttp://lattes.cnpq.br/1204232509410955Balthazar, José Manoelhttp://lattes.cnpq.br/9728054402919622Silva, Frederico Martins Alves daSantos, Max Mauro DiasJanzen, Frederic ConradTusset, Angelo Marcelohttp://lattes.cnpq.br/5057851145302787Luz Junior, José Adenilson Gonçalvesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALPG_PPGEE_M_ Luz Junior, José Adenilson Gonçalves_2018.pdfPG_PPGEE_M_ Luz Junior, José Adenilson Gonçalves_2018.pdfapplication/pdf5385954http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3748/1/PG_PPGEE_M_%20Luz%20Junior%2c%20Jos%c3%a9%20Adenilson%20Gon%c3%a7alves_2018.pdf5ee6bae16f6473a0031f58b3b4fe7148MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3748/2/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD52TEXTPG_PPGEE_M_ Luz Junior, José Adenilson Gonçalves_2018.pdf.txtPG_PPGEE_M_ Luz Junior, José Adenilson Gonçalves_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain162662http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3748/3/PG_PPGEE_M_%20Luz%20Junior%2c%20Jos%c3%a9%20Adenilson%20Gon%c3%a7alves_2018.pdf.txt508fc3a322264712d3ad5a6f2ea16da3MD53THUMBNAILPG_PPGEE_M_ Luz Junior, José Adenilson Gonçalves_2018.pdf.jpgPG_PPGEE_M_ Luz Junior, José Adenilson Gonçalves_2018.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1384http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3748/4/PG_PPGEE_M_%20Luz%20Junior%2c%20Jos%c3%a9%20Adenilson%20Gon%c3%a7alves_2018.pdf.jpg669149ec2311a8265be7c91a5464e2faMD541/37482018-12-22 03:01:20.541oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2018-12-22T05:01:20Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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