Diseño de un controlador de estructura clásica aplicado a una plataforma móvil Stewart

En el presente trabajo se describe el proceso de control en lazo cerrado de estructura clásica de una plataforma móvil Stewart, el cual es diseñado a partir de una teoría de espacio de estados. Inicialmente se realiza una cinemática inversa para obtener los datos iniciales del sistema, una vez obten...

Full description

Autores:
Suarez Osorio , Adrián Humberto
Patiño Parra, David Esteban
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/15024
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/15024
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
Robótica
Agentes inteligentes (Software para computadores)
Diseño de sistemas
Control de estructura clásica
Plataforma móvil
Stewart
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description En el presente trabajo se describe el proceso de control en lazo cerrado de estructura clásica de una plataforma móvil Stewart, el cual es diseñado a partir de una teoría de espacio de estados. Inicialmente se realiza una cinemática inversa para obtener los datos iniciales del sistema, una vez obtenidos estos se procede a realizar el diseño del controlador de estructura clásica para cada una de las variables, luego se prueban las ganancias del controlador, definiendo la eficacia sobre el proceso.
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de la Ley 23 de 1982. En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización es original y la realicé (realizamos) sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, mi (nuestra) OBRA es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARAGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la OBRA en cuestión, El (los) Autor(es), asumirá (n) toda la responsabilidad, y saldrá (n) en defensa de los derechos aquí autorizados. Para todos los efectos La Universidad actúa como un tercero de buena fe. Manifiesto (manifestamos) que soy (somos) conocedor (es) del alcance mundial de la publicación de mi (nuestra) obra en internet y específicamente en el Repositorio Institucional. Manifiesto (manifestamos) que mi (nuestra) OBRA no está limitada ni protegida por ningún acuerdo de confidencialidad, no es un secreto industrial, no es una invención patentable y no cuenta con ningún otro tipo de restricción para su publicación. Acepto (aceptamos) que la autorización se hace a título gratuito, por lo tanto, renuncio (renunciamos) a recibir pago alguno por su distribución, comunicación pública y cualquier otro uso que se haga en los términos de la presente licencia. Autorizo (autorizamos) a la Universidad Tecnológica de Pereira para incluir la presente OBRA en los índices y buscadores que la Universidad estime convenientes para su visibilidad. Acepto (aceptamos) que la Universidad Tecnológica de Pereira convierta el documento en cualquier medio o formato para su preservación digital. En constancia de lo anterior, autorizo (autorizamos) publicar mi (nuestra) OBRA bajo las Licencias Creative Commons 4.0 (cuyo texto se puede consultar en: http://creativecommons.org/licenses/): Se autoriza el uso comercial de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ Se autorizan modificaciones de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ “Los derechos de autor recaen sobre las obras científicas, literarias y artísticas en las cuales se comprenden las creaciones del espíritu en el campo científico, literario y artístico, cualquiera que sea el modo o forma de expresión y cualquiera que sea su destinación, tales como: los libros, folletos y otros escritos; las conferencias, alocuciones, sermones y otras obras de la misma naturaleza; las obras dramáticas o dramático-musicales; las obras coreográficas y las pantomimas; las composiciones musicales con letra o sin ella; las obras cinematográficas, a las cuales se asimilan las obras expresadas por procedimiento análogo a la cinematografía, inclusive los videogramas, las obras de dibujo, pintura, arquitectura, escultura, grabado, litografía; las obras fotográficas a las cuales se asimilan las expresas por procedimiento análogo o la fotografía; las obras de artes plásticas; las ilustraciones, mapas, planos, croquis y obras plásticas relativas a la geografía, a la topografía a la arquitectura o a las ciencias, en fin, toda producción del dominio científico, literario o artístico que puedan producirse o definirse por cualquier forma de impresión o de reproducción, por fonografía, radiotelefonía o cualquier otro medio conocido o por conocer”. (Artículo 2 de la ley 23 de 1982).https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessSuarez Osorio , Adrián HumbertoPatiño Parra, David EstebanMarín López, Ángelo Antonio2024-02-29T16:19:34Z2024-02-29T16:19:34Z2023https://hdl.handle.net/11059/15024Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn el presente trabajo se describe el proceso de control en lazo cerrado de estructura clásica de una plataforma móvil Stewart, el cual es diseñado a partir de una teoría de espacio de estados. Inicialmente se realiza una cinemática inversa para obtener los datos iniciales del sistema, una vez obtenidos estos se procede a realizar el diseño del controlador de estructura clásica para cada una de las variables, luego se prueban las ganancias del controlador, definiendo la eficacia sobre el proceso.In the present work, the closed-loop control process of a classic structure of a Stewart mobile platform is described, which is a designed based on a state space theory. Initially, an inverse kinematics is carried out to obtain the initial data of the system, once these are obtained, the desing of the classical structure controller is carried out for each pf the variables, then the gains of the controller are tested, defining the effectiveness of the processÍndice de figuras ......................................................................................................... 7 Índice de tablas ........................................................................................................... 8 Resumen .................................................................................................................... 9 Introducción .............................................................................................................. 10 Capítulo 1 .............................................................................................................. 11 1. Marco teórico .............................................................................................. 11 1.1 Robot .................................................................................................... 11 1.2 Robot paralelo ....................................................................................... 11 1.3 Estado del arte de una plataforma Stewart ........................................... 15 Capítulo 2 .................................................................................................................. 19 2. Control de estructura clásica ...................................................................... 19 2.1 Control en lazo cerrado ....................................................................... 19 2.2 Sistema de seguimiento con acción integral .................................................. 19 2.3 Observadores ........................................................................................ 21 Capítulo 3 ..................................................................................................................................... 23 3. Cinemática .................................................................................................. 23 3.1 Cinemática inversa ................................................................................ 23 3.2 Modulación por ancho de pulso (PWM) ................................................ 25 Capítulo 4 .............................................................................................................. 29 4. Análisis geométrico-estructural de la plataforma Stewart............................ 29 4.1 Análisis estructural ................................................................................ 29 4.2 Análisis geométrico de la plataforma .................................................... 30 4.2.1 Coordenadas (x, y) de la plataforma móvil ................................... 32 4.2.2 Coordenadas eje z ....................................................................... 33 Capítulo 5 .............................................................................................................. 36 5. Pruebas y resultados................................................................................... 36 5.1 Primeros resultados aplicando control con seguimiento con acción integral .................................................................................................. 37 5.2 Segunda prueba sobre el sistema controlado con seguimiento con acción integral ....................................................................................... 37 6 Conclusiones ......................................................................................................... 39 Bibliografía ............................................................................................................ 40PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)41 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería MecatrónicaFacultad de TecnologíasPereira620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingenieríaRobóticaAgentes inteligentes (Software para computadores)Diseño de sistemasControl de estructura clásicaPlataforma móvilStewartDiseño de un controlador de estructura clásica aplicado a una plataforma móvil StewartTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisGiraldo Buitrago, Didier. Giraldo Suarez, Eduardo. Teoría de control análogo. Primera edición. Pereira, Colombia: Universidad Tecnológica de Pereira, 2010. 299 p.Giraldo Buitrago, Didier. Giraldo Suarez, Eduardo. Teoría de control digital. Primera edición. Pereira, Colombia: produmedios, 2012. 262 p.H. Gonzalez, M.S Dutra, M.J. Tavera, O. Lengerke (2007), “Diseño Mecatrónico de un Controlador de Velocidad Implementado en un Robot Móvil de Tracción Síncrona”, 8 Congreso Iberoamericano de Ingeniera Mecánica - CIBIM8, Cusco, Perú.H. Gonzalez, M.S Dutra, (2009), “Cinemática inversa y análisis del espacio de trabajo de una Plataforma Stewart”.T.H. NAYLOR, R. BUSTAMANTE (1971), “Técnicas de Simulación en Computadoras”, México, Limusa.López L. Vinazco D (2016) “Diseño y construcción de una Plataforma Stewart para su control” (Anteproyecto) [En linea] Disponible en https://www.dropbox.com/sh/3wjrz3hla7get77/AADrESsX34SwaJxafw_7qB1ea?dl=0Rey Arias C. A. (2014) Diseño e Implementación de un Sistema Integrado de Clasificación y Control de Calidad Utilizando un Manipulador Tipo Delta y Mano Robótica Antropomórfica.González N. Reinoso E. (2011). Estudio, diseño y construcción de una plataforma robótica didáctica tipo Stewart aplicada al estudio de controladores difusos (Proyecto) [En línea] Disponible en http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/1921/14/UPS-CT002354.pdfArancil R. (2006). Robots paralelos máquinas con un pasado para una robótica del futuro (Articulo) [En línea] Disponible en http://arvc.umh.es/documentos/articulos/RIAI%202006.pdfLópez L. Bedoya C. Rada A. (2014) Robot Delta para el control de la calidad en la industria papelera (Proyecto) [En linea] Disponible en 41 https://www.dropbox.com/sh/3wjrz3hla7get77/AADrESsX34SwaJxafw_7qB1ea?dl=0Martínez E.; Peña C.;Yime E. (2010) Diseño Optimo de un Robot Paralelo con Configuración Delta para Fines Educativos. Consulta en línea por la Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería -ACOFI- www.acofi.edu.co[En línea] consulta 15 de junio de 2023. Disponible en: https://sites.google.com/site/proyectosroboticos/cinematica-inversa-ii[En línea] National Instruments consulta 21 de noviembre de 2022. Disponible en: http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/AA1BDEA4AA224E3E86257CE400707527Tsai L. W. (1999). Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. Wilye Intersciece. Jhon Wiley and Sons.Merlet J. P. (2002). Still a long way to go on the road for parallel mechanisms. ASME Conference, Montreal, CanadáGómez P. Guacaneme G. (2008). Diseño e implementación de una plataforma StewartPublicationORIGINALTRABAJO DE GRADO.pdfTRABAJO DE GRADO.pdfapplication/pdf819654https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/5e747dc7-3e59-4693-ae7f-f62c1ec4e78e/download438107f56c3c95465d1e729b87903cf9MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/f0b851b5-5033-4c6a-9c0f-c53e30538cc0/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTTRABAJO DE GRADO.pdf.txtTRABAJO DE GRADO.pdf.txtExtracted texttext/plain44100https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/26a32786-6fe6-4c99-a9e8-4d532a480824/download9abdf005b39b42b71930b5239db78af2MD53THUMBNAILTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5674https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/15fe3b7d-fadf-4e5a-93a1-c5634981eeca/downloadb36eeeeecabfe833d102dc76313120acMD5411059/15024oai:dspace7-utp.metabuscador.org:11059/150242024-09-05 17:21:44.137https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de la Ley 23 de 1982. En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización es original y la realicé (realizamos) sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, mi (nuestra) OBRA es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARAGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la OBRA en cuestión, El (los) Autor(es), asumirá (n) toda la responsabilidad, y saldrá (n) en defensa de los derechos aquí autorizados. Para todos los efectos La Universidad actúa como un tercero de buena fe. Manifiesto (manifestamos) que soy (somos) conocedor (es) del alcance mundial de la publicación de mi (nuestra) obra en internet y específicamente en el Repositorio Institucional. Manifiesto (manifestamos) que mi (nuestra) OBRA no está limitada ni protegida por ningún acuerdo de confidencialidad, no es un secreto industrial, no es una invención patentable y no cuenta con ningún otro tipo de restricción para su publicación. Acepto (aceptamos) que la autorización se hace a título gratuito, por lo tanto, renuncio (renunciamos) a recibir pago alguno por su distribución, comunicación pública y cualquier otro uso que se haga en los términos de la presente licencia. Autorizo (autorizamos) a la Universidad Tecnológica de Pereira para incluir la presente OBRA en los índices y buscadores que la Universidad estime convenientes para su visibilidad. Acepto (aceptamos) que la Universidad Tecnológica de Pereira convierta el documento en cualquier medio o formato para su preservación digital. En constancia de lo anterior, autorizo (autorizamos) publicar mi (nuestra) OBRA bajo las Licencias Creative Commons 4.0 (cuyo texto se puede consultar en: http://creativecommons.org/licenses/): Se autoriza el uso comercial de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ Se autorizan modificaciones de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ “Los derechos de autor recaen sobre las obras científicas, literarias y artísticas en las cuales se comprenden las creaciones del espíritu en el campo científico, literario y artístico, cualquiera que sea el modo o forma de expresión y cualquiera que sea su destinación, tales como: los libros, folletos y otros escritos; las conferencias, alocuciones, sermones y otras obras de la misma naturaleza; las obras dramáticas o dramático-musicales; las obras coreográficas y las pantomimas; las composiciones musicales con letra o sin ella; las obras cinematográficas, a las cuales se asimilan las obras expresadas por procedimiento análogo a la cinematografía, inclusive los videogramas, las obras de dibujo, pintura, arquitectura, escultura, grabado, litografía; las obras fotográficas a las cuales se asimilan las expresas por procedimiento análogo o la fotografía; las obras de artes plásticas; las ilustraciones, mapas, planos, croquis y obras plásticas relativas a la geografía, a la topografía a la arquitectura o a las ciencias, en fin, toda producción del dominio científico, literario o artístico que puedan producirse o definirse por cualquier forma de impresión o de reproducción, por fonografía, radiotelefonía o cualquier otro medio conocido o por conocer”. (Artículo 2 de la ley 23 de 1982).open.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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