Diseño e implementación de un sistema de control no lineal multivariable por realimentación de estado aplicado a un robot manipulador esféricode 2 grados de libertad

Abstract

La presente tesis trata sobre el diseño e implementation de un controlador no lineal multivariable por realimentación de estado, aplicado a un robot manip¬ulador esférico de dos grados de libertad (2DOF: 2 Degree-of-Freedoms). Este robot se compone de una base giratoria y un eslabón, cuyas posiciones angulares son sujetos de control. Las metas impuestas son: diseño, construcción y mode¬lado del proceso, diseño del controlador no lineal multivariable de 2 entradas y 2 salidas, y simulación e implementation en tiempo real del sistema de control diseñado. Los resultados experimentales demuestran que las salidas del proceso son capaces de seguir la evolución de trayectorias arbitrarias deseadas. El manipulador esférico usado en esta tesis fue construido e implementado, en las aulas de la Sección de Postgrado de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Nacional de Ingeniería, siendo los gestores de este trabajo el Dr. Arturo Rojas y mi persona.

This thesis deals with design and implementation of a nonlinear multivariable control system, which employs the feedback linearization methodology. Such a nonlinear control system is applied to a spherical robot manipulator of 2DOF (Two-Degrees-of-Freedoms). This manipulator is composed of a DC servomotor with optical encoder that drives the rotary motion of the base of a metallic disk which is fixed to a metallic bar. Another DC servomotor with optical encoder is mounted on the free end of the bar and employed to drives the rotary motion of a metallic link. The goals imposed are: process modelling, design of the multivariable (two inputs and two outputs) control system, simulation, and real time implementation. The experimental results demonstrate that the process outputs are capable of tracking desired trajectories. The spherical robot manipulator used in this thesis work was conceived, de¬signed and constructed by the research team for control systems of the Graduate School of the Faculty of Electrical and Electronic Engineering. The members of such a team are Professor Arturo Rojas Moreno, and graduate students Ronald Maravi Pinto and Edgardo Espinoza Malqui.