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Título: Técnicas de identificação, controle e predição aplicadas a robôs de acionamento diferencial
Autor(es): Morais, Daniel Silva de
Orientador: Alsina, Pablo Javier
Palavras-chave: Identificação de sistemas;Robô móvel;Controle;Modelo linear;Preditor de Smith
Data do documento: 16-Fev-2024
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Referência: MORAIS, Daniel Silva de. Técnicas de identificação, controle e predição aplicadas a robôs de acionamento diferencial. Orientador: Dr. Pablo Javier Alsina. 2024. 111f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.
Resumo: Este trabalho apresenta a identificação, desacoplamento, controle e predição de robô móvel com duas rodas de acionamento diferencial. Para isso, foi utilizada a metodologia de substituição de variáveis no modelo matemático do robô, tendo as suas variáveis de posição, representadas em plano cartesiano, substituídas pelo seu deslocamento linear. Comoomodelosetornaessencialmentelinear,semautilizaçãodetécnicasdelinearização, abordagens clássicas de desacoplamento e controle puderam ser empregadas, bem como a utilização de preditores. Para a identificação do modelo foram realizados experimentos reais para a coleta de dados e utilizou-se do método de mínimos quadrados para diferentes estruturas considerando a ordemeotempodeatraso. Utilizandodocritériodeinformação, métodos de validação de modelos e experimentos reais de reação do robô, foi possível escolher um modelo que melhor o representasse. O desacoplamento do sistema do robô foi implementado para reduzir a relação cruzada indesejada que existe entre entradas e saídas no modelo. Também foi proposta a utilização do Preditor de Smith para minimizar a diferença, causada pela existência de tempo de atraso, entre o comportamento previsto e o comportamento real do sistema controlado. Experimentos simulados e reais para diferentes controladores da família PID foram realizados, como também a realização de experimentos para seguimento de diferentes trajetórias para validação do desempenho do modelo.
Abstract: This work presents the identification, decoupling, control and prediction of a mobile robot withtwodifferentialdrivewheels. Tothisend, thevariablesubstitutionmethodology was employed in the robot’s mathematical model, with its position variables, represented on the Cartesian plane, being replaced by your linear displacement. As the model becomes essentially linear, without the use of linearization techniques, classical decoupling and control approaches could be used, as well as the use of predictors. Real experiments werecarried out to collect data to identify the model and the least squares method was used for different structures considering the order and the delay time. Using the information criterion, model validation methods and real experiments of robot reaction, it was possible to choose a model that best represented it. The decoupling of the robot system was implemented to reduce the unwanted cross-relation between inputs and outputs in the model. It was also proposed the use of the Smith Predictor to minimize the difference, caused by the existence of time delay, between the predicted behavior and the real behavior of the controlled system. Simulated and real experiments for different PID family controllers were carried out, as well as the realization of experiments for tracking different trajectories to validate the model’s performance.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58270
Aparece nas coleções:PPGEE - Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação

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