PID controlador



González Gutiérrez, Carlos A. "Diseño, construcción y control PD con compensación
de pares gravitacionales de un robot manipulador didáctico”
Episteme No. 7 Año 2, Enero-Marzo 2006
http://www.uvmnet.edu/investigacion/episteme/numero6-06/
Fecha de consulta:

Diseño, construcción y control PD
con compensación de pares gravitacionales
de un robot manipulador didáctico
Carlos A.González Gutiérrez
UVM-Querétaro

Resumen

En el presente trabajo se presenta el diseño mecánico, construcción y control de un robot manipulador de tres grados de libertad, que será utilizado con fines didácticos. Utilizamos un controlador PD más compensación de gravedad, sin medición de la velocidad. Para esto, obtenemos y validamos experimentalmente el modelo de pares gravitacionales del robot,mostramos la mejora obtenida en el desempeño del robot al usar este modelo para compensar el efecto de la gravedad y el correcto funcionamiento del robot, mediante un experimento en el cual debe seguir una trayectoria punto a punto.

El objetivo del estudio es diseñar y construir un robot de tres grados de libertad articulado, para fines didácticos de arquitectura abierta capaz de manipular conlenguajes como C++, Visual, ensamblador etc. Además, diseñar un controlador PD con compensación de gravedad mediante un modelo matemático, donde las mediciones de los parámetros del robot como lo son: masas de los eslabones, longitudes, resistencias de armadura etc., queden representadas en función de voltajes.

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Introducción
Los robots manipuladores ofrecen unamplio espectro en la formulación de problemas teórico-prácticos. Esto es debido a la naturaleza no lineal y multivariable de su comportamiento dinámico. Sin embargo, hoy en día, la mayoría de los trabajos científicos de robótica muestran sus resultados mediante simulación y muy pocos lo hacen en forma experimental. Esto se debe principalmente a la carencia de laboratorios de robótica propios pararealizar investigación experimental. Este problema es más acentuado en países en vías de desarrollo como el nuestro.
En la industria metal mecánica el uso de manipuladores robóticos es cada vez más extenso, pues emplearlos representa una mayor calidad en el producto final, incremento de la productividad y disminución de riesgos para el usuario. Por esta razón, es importante que las universidades yescuelas de educación superior cuenten con robots didácticos para complementar la formación teórica de sus alumnos con adecuada práctica experimental.
Esto constituye la principal motivación del presente trabajo: se diseña, construye y controla un robot manipulador didáctico de tres grados de libertad. Cabe señalar que actualmente los manipuladores didácticos comerciales tienen un costo elevadoque oscila entre los 200 y 250 mil pesos y, además, son de arquitectura cerrada. Esto es una gran desventaja porque el usuario no puede modificar el esquema de control que estos robots traen de fábrica. Esto representa una limitante importante en el tipo de práctica experimental que el alumno puede alcanzar con estos robots.
El robot manipulador didáctico que se presenta en este trabajo estadiseñado con el fin de que permita realizar el estudio experimental de nuevos algoritmos y técnicas de control no lineal. La razón de esto es que los controladores no lineales propuestos recientemente están orientados hacia la obtención de mejores desempeños en los robots manipuladores. Se introduce compensación del efecto de la gravedad del robot a través de un modelo de pares gravitacionales que esvalidado experimentalmente. Se utiliza un controlador PD con compensación de gravedad para resolver el problema de posicionamiento de robots y este mismo esquema es probado en la solución del problema de seguimiento de trayectorias que son enseñadas punto a punto. Se presentan algunos resultados experimentales que muestran el buen desempeño de este robot.
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