Implementação de algoritmos preditivos para controle de juntas roboticas

Orientadores: João Mauricio Rosario, Dider DumurTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Neste trabalho, são apresentados estudos relativo ao controle de juntas robóticas utilizando técnicas de controle preditivo. O objetivo do estudo é a aplicação do controlador preditivo generalizado (GPC - do inglês Generalized Preditctive Controle) no controle de um grau de liberdade. Inicialmente, é estabelecido o problema do controle de um robô, destacando seu modelo cinemático e abordando também aspectos relativos ao modelo dinâmico. É discutido o uso de controladores clássicos do tipo PID, no controle de robôs. Na seqüência, é apresentado um estudo sobre a teoria de controladores preditivos, com ênfase no controlador GPC, apresentado na forma RST, e é abordado o problema de sua sintonia. A simulação é realizada utilizando um modelo que representa um grau de liberdade de um robô, cujos resultados são obtidos através de um programa desenvolvido sob a plataforma do MatlabTM . Para efeitos de comparação, também são apresentados resultados obtidos usando um controlador PID. A validação experimental foi realizada usando uma bancada experimental do Service Automatique da Supeléc (França). Finalizando, são apresentadas duas bancadas para validação experimental em juntas robóticas, discutindo-se suas características e o sistema de monitoramento e controle propostoAbstract: This work presents studies about robotic joints control using a predictive control technique. The purpose of this study is the application of the generalized predictive controller (GPC) in the robot control. First, this problem is located, emphasizing its kinematics model and also approaching relative aspects to the dynamic model. The use of PID controllers in a robotics servo-system is discussed. After that, a study on the predictive controllers theory is presented, with emphasis in GPC controller, presented in RST form and the tuning problem is approached. The simulation is carried out using a model representing one degree of freedom of a robot, whose results are obtained through a program developed with the Matlab TM environment. The results obtained with the GPC controller are compared to those obtained using a PID controller. The experimental validation was carried out using an experimental device of the Service Automatique Supeléc (France). Finally, two devices for experimental validation in robotic joints are presented, showing its features and considering aspects of the control and monitoring systemDoutoradoProjeto MecanicoDoutor em Engenharia Mecânic