Control Robusto de un Actuador Neumático Basado en la Estructura de Control con Compensación Activa de Perturbaciones para Seguimiento de Trayectorias

David Isaías Rosas Almeida, Jesús Armando Cantú Cárdenas, Juan de Dios Ocampo Díaz, Héctor Muñiz Valdez

Resumen

Se propone una estrategia para resolver el problema de seguimiento de trayectorias en actuadores neumáticos inciertos y con medición parcial del vector de estado. La estrategia se basa en la estructura de control con compensación activa de perturbaciones (ADRC), que está formada por un observador de estado, un filtro pasa bajas y un controlador. En esta propuesta se utiliza un observador de estado discontinuo que estima el vector de estado completo y, utilizando el concepto del control equivalente, permite estimar los términos de perturbación presentes en la planta. El filtro pasa bajas se encarga de recuperar el control equivalente a partir de un término discontinuo del observador. Finalmente, el controlador tiene la estructura básica PD con un término adicional, que corresponde a las perturbaciones estimadas, y que tiene como fin compensar las perturbaciones reales en la planta. El rendimiento del sistema en lazo cerrado se evalúa mediante un índice de desempeño basado en la norma L2.


Palabras clave

Sistemas neumáticos; rechazo a perturbaciones; control robusto; observadores

Texto completo:

PDF

Referencias

Almeida, D. I. R., Alvarez, J., Peña, J., 2011. Control structure with disturbance identification for lagrangian systems. International Journal of Non-Linear Mechanics 46 (3), 486–495. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2010.08.005

Blagojevic, V., Stojiljkovic, M., 2007. Mathematical and simulink model of the pneumatic system with bridging of the dual action cylinder chambers. Facta universitatis-series: Mechanical Engineering 5 (1), 23–31.

Hildebrandt, A., Neumann, R., Sawodny, O., 2010. Optimal system design of siso-servopneumatic positioning drives. IEEE transactions on control systems technology 18 (1), 35. https://doi.org/10.1109/tcst.2008.2009879

Khalil, H. K., 1996. Noninear systems. Prentice-Hall, New Jersey 2 (5), 5–1.

Lennart, L., 1999. System identification theory for the user. Prentice Hall.

Mazare, M., Taghizadeh, M., Kazemi, M. G., 2017. Optimal hybrid scheme of dynamic neural network and pid controller based on harmony search algorithm to control a pwm-driven pneumatic actuator position. Journal of Vibration and Control, 1077546317707102. https://doi.org/10.1177/1077546317707102

Mohd Fuaad, R., Salim, S., Najib, S., Ahmad Athif, M. F., Zool Hilmi, I., 2012. Identification and non-linear control strategy for industrial pneumatic actuator. International Journal of the Physical Sciences 7 (17), 2565–2579.

Prieto, P. J., Cazarez-Castro, N. R., García, D., Cardenas-Maciel, S. L., 2015. Estabilidad para un control borroso en modo deslizante aplicado a un robot paralelo neumático. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial 12, 488–496. https://doi.org/10.1016/j.riai.2015.09.008

Rad, C.-R., Hancu, O., 2017. An improved nonlinear modelling and identification methodology of a servo-pneumatic actuating system with complex internal design for high-accuracy motion control applications. Simulation Modelling Practice and Theory 75, 29–47. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2017.03.008

Rahman, R. A., Sepehri, N., 2017. Experimental comparison between proportional and pwm-solenoid valves controlled servopneumatic positioning systems. Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering 41 (1), 65–83. https://doi.org/10.1139/tcsme-2017-0005

Rahmat, M., Sunar, N., Salim, S., Najib, S., Abidin, Z., Shafinaz, M., Fauzi, A., Ismail, Z., 2011. Review on modeling and controller design in pneumatic actuator control system. International Journal on Smart Sensing & Intelligent Systems 4 (4). https://doi.org/10.21307/ijssis-2017-460

Richer, E., Hurmuzlu, Y., 2000a. A high performance pneumatic force actuator system: Part I-nonlinear mathematical model. Transactions-American Society of Mechanical Engineers Journal of Dynamic Systems Measurement and Control 122 (3), 416–425. https://doi.org/10.1115/1.1286336

Richer, E., Hurmuzlu, Y., 2000b. A high performance pneumatic force actuator system: Part II-nonlinear controller design. Transactions-American Society of MechanicalL Engineers Journal of Dynamic Systems Measurement and Control 122 (3), 426–434. https://doi.org/10.1115/1.1286366

Rosas Almeida, D. I., Alvarez, J., Fridman, L., 2007. Robust observation and identification of ndof lagrangian systems. International Journal of Robust and Nonlinear Control 17 (9), 842–861. https://doi.org/10.1002/rnc.1156

Rubio, R. E., Hernández, S. L., Aracil, S. R., Saltarén, P. R., Moreno, Q. R., 2007. Modelado, identificación y control de actuadores lineales electroneumáticos. aplicación en plataforma de dos grados de libertad. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI 4 (4), 58–69. https://doi.org/10.1016/s1697-7912(07)70245-5

Sabanovic, A., Fridman, L. M., Spurgeon, S. K., 2004. Variable structure systems: from principles to implementation. Vol. 66. IET. https://doi.org/10.1049/pbce066e

Song, J., Ishida, Y., 1997. A robust sliding mode control for pneumatic servo systems. International journal of engineering science 35 (8), 711–723. https://doi.org/10.1016/s0020-7225(96)00124-3

Tuvayanond, W., Parnichkun, M., 2017. Position control of a pneumatic surgical robot using pso based 2-dof h1 loop shaping structured controller. Mechatronics 43, 40–55. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2017.03.001

Utkin, V., Guldner, J., Shi, J., 2009. Sliding mode control in electro-mechanical systems. Vol. 34. CRC press.

Wang, L., Chai, T., Zhai, L., 2009. Neural-network-based terminal slidingmode control of robotic manipulators including actuator dynamics. IEEE Transactions on Industrial Electronics 56 (9), 3296–3304. https://doi.org/10.1109/tie.2008.2011350

Xu, L., Yao, B., 2001. Adaptive robust precision motion control of linear motors with negligible electrical dynamics: theory and experiments. IEEE/ASME transactions on mechatronics 6 (4), 444–452. https://doi.org/10.1109/3516.974858

Zhang, Y., Yan, P., Zhang, Z., 2016. A disturbance observer-based adaptive control approach for flexure beam nano manipulators. ISA transactions 60, 206–217. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2015.10.005

Zhao, L., Li, Q., Liu, B., Cheng, H., 2017. Trajectory tracking control of a one degree of freedom manipulator based on a switched sliding mode controller with a novel extended state observer framework. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems. https://doi.org/10.1109/tsmc.2017.2719057

Abstract Views

1883
Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM


 

Citado por (artículos incluidos en Crossref)

This journal is a Crossref Cited-by Linking member. This list shows the references that citing the article automatically, if there are. For more information about the system please visit Crossref site

1. 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
Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial  vol: 18  num.: 3  primera página: 218  año: 2021  
doi: 10.4995/riai.2021.14433



Creative Commons License

Esta revista se publica bajo una Licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-CompartirIgual 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)

Universitat Politècnica de València     https://doi.org/10.4995/riai

e-ISSN: 1697-7920     ISSN: 1697-7912