Teleoperación robusta de sistemas mecánicos basada en la estructura de control con compensación activa de perturbaciones

D.I. Rosas Almeida, E.V. González Solis, G. Raya Díaz

Resumen

Se presenta una estrategia de control para garantizar la estabilidad de sistemas de teleoperación formados por mecanismos de n grados de libertad (nGDL), con incertidumbres paramétricas, perturbaciones externas, medición parcial de los vectores de estado y sin el uso de sensores de fuerza. Se asume que los mecanismos se encuentran lo suficientemente cercanos uno del otro, de tal forma que el problema de retardos ocasionados por el medio de comunicación es despreciable. La estrategia se basa en la aplicación de la estructura de control con compensación activa de perturbaciones, la cual incorpora observadores de estado discontinuos y filtros paso bajo que permiten la estimación de las variables de estado y otras señales no medidas, así como los términos de perturbación presentes en ambos sistemas, que permiten la implementación de los controladores. El desempeño de la estrategia de teleoperación se ilustra a través de experimentos con mecanismos de uno y dos grados de libertad.


Palabras clave

Teleoperación; control robusto; estimación de perturbaciones

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Referencias

Almeida, D. I. R., Álvarez, J., Peña, J., 2011. Control structure with disturbance identification for lagrangian systems. International Journal of Non-Linear Mechanics 46, 486–495. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2010.08.005

Almeida, D. I. R., Cárdenas, J. A. C., Díaz, J. d. D. O., Valdez, H. M., 2019. Control robusto de un actuador neumático basado en la estructura de control con compensación activa de perturbaciones para seguimiento de trayectorias. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial 16, 138–146. https://doi.org/10.4995/riai.2018.9073

Chan, L., Naghdy, F., Stirling, D., 2014. Application of adaptive controllers in teleoperation systems: A survey. IEEE Transactions on Human-Machine Systems 44, 337–352. https://doi.org/10.1109/THMS.2014.2303983

De Lima, M. V., Mozelli, L. A., Neto, A. A., Souza, F. O., 2020. A simple algebraic criterion for stability of bilateral teleoperation systems under timevarying delays. Mechanical Systems and Signal Processing 137, 106217. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.06.035

Erickson, D., Weber, M., Sharf, I., 2003. Contact stiffness and damping estimation for robotic systems. The International Journal of Robotics Research 22, 41–57. https://doi.org/10.1177/0278364903022001004

Fink, N., 2019. Model reference adaptive control for telemanipulation. Hungarian Journal of Industry and Chemistry 47, 41–48. https://doi.org/10.33927/hjic-2019-07

Li, Y., Liu, K., He, W., Yin, Y., Johansson, R., Zhang, K., 2019. Bilateral teleoperation of multiple robots under scheduling communication. IEEE Transactions on Control Systems Technology. https://doi.org/10.1109/TCST.2019.2923788

Mohammadi, A., Tavakoli, M., Marquez, H. J., 2012. Control of nonlinear teleoperation systems subject to disturbances and variable time delays. In: Editor (Ed.), 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol. II. IEEE, Ch. 7, pp. 3017–3022. https://doi.org/10.1109/IROS.2012.6385461

Passenberg, C., Peer, A., Buss, M., 2010. A survey of environment-, operator- , and task-adapted controllers for teleoperation systems. Mechatronics 20, 787–801. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2010.04.005

Rasouli, P., Forouzantabar, A., Moattari, M., Azadi, M., 2020. Fault-tolerant control of teleoperation systems with flexible-link slave robot and disturbance compensation. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering, 1–13. https://doi.org/10.1007/s40998-020-00309-5

Rodriguez-Angeles, A., Nijmeijer, H., 2004. Mutual synchronization of robots via estimated state feedback: a cooperative approach. IEEE Transactions on control systems technology 12, 542–554. https://doi.org/10.1109/TCST.2004.825065

Rosas, D. I., Álvarez, J., Cantú Cárdenas, J. A., 2019. Application of the active disturbance rejection control structure to improve the controller performance of uncertain pneumatic actuators. Asian Journal of Control 21, 99–113. https://doi.org/10.1002/asjc.2026

Rosas, D. I., Álvarez, J., Fridman, L., 2007. Robust observation and identification of ndof lagrangian systems. International Journal of Robust and Nonlinear Control: IFAC-Affiliated Journal 17, 842–861. https://doi.org/10.1002/rnc.1156

Sánchez-Sánchez, P., Gutiérrez-Giles, A., Pliego-Jiménez, J., Arteaga-Pérez, ´ M., 2019. Seguimiento de trayectorias con incertidumbre del modelo usando un diferenciador robusto. Revista Iberoamericana de Automática e Informática. 16, 423–434. https://doi.org/10.4995/riai.2019.10265

Utkin, V., 1977. Variable structure systems with sliding modes. IEEE Transactions on Automatic control 22, 212–222. https://doi.org/10.1109/TAC.1977.1101446

Yang, H., Liu, L., Wang, Y., 2019. Observer-based sliding mode control for bilateral teleoperation with time-varying delays. Control Engineering Practice 91, 104097. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2019.07.015

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