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Título: Modelagem e simulação de controle de trajetória para robôs manipuladores com três graus de liberdade com elementos rígidos
Título(s) alternativo(s): Modeling and trajectory control simulation for robot manipulators with three degrees of freedom of rigid elements
Autor(es): Luz Junior, José Adenilson Gonçalves
Orientador(es): Tusset, Angelo Marcelo
Palavras-chave: Robôs - Sistemas de controle
Dinâmica dos corpos rígidos
Sistemas não-lineares
Robótica
Robots - Control systems
Dynamics, Rigid
Nonlinear systems
Robotics
Data do documento: 11-Nov-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: LUZ JUNIOR, José Adenilson Gonçalves. Modelagem e simulação de controle de trajetória para robôs manipuladores com três graus de liberdade com elementos rígidos. 2016. 83 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2016.
Resumo: Neste trabalho é apresentado a modelagem e a simulação de um robô manipulador com três graus de liberdade e considerando suas estruturas com comportamento rígido. Fez-se uso dos conceitos de cinemática para a dedução matemática e a mecânica Lagrageana para obtenção dos modelos dinâmicos do manipulador e dos atuadores CC com imã permanente. Devido a características de não linearidade e da dinâmica o controle utilizado foi baseado em matrizes de coeficiente de estados (SDC), partindo para as técnicas LQR (Linear Quadratic Regulator) e seguindo para o SDRE (State Dependet Ricatti Equation). As simulações feitas para parâmetros de desempenho constantes demonstraram a efetividade do controle ótimo aplicado ao manipulador e aos modelos de atuadores CC escolhidos. As aplicações de trajetórias ao manipulador enriquecem a aplicabilidade do projeto e os resultados obtidos com as técnicas escolhidas comprovam a possibilidade de utilizar o manipulador em aplicações onde existe uma necessidade mais restritiva de desempenho. Em trabalhos futuros serão construídos modelos complementares ao apresentado neste trabalho para aplicação em protótipos físicos e utilização de controle discreto.
Abstract: This work presents the modeling and simulation of a manipulator robot with three degrees of freedom and considering its structures with rigid behavior. The concepts of kinematics for the mathematical deduction and the Lagrangian mechanics were used to obtain the dynamic models of the manipulator and the DC actuators with permanent magnet. Due to nonlinearity and dynamics characteristics, the control used was based on state coefficient matrices (SDC), starting with the Linear Quadratic Regulator (LQR) and following the State Dependet Ricatti Equation (SDRE). The simulations made for constant performance parameters demonstrated the effectiveness of the optimal control applied to the manipulator and to the chosen DC actuator models. The applications of trajectories to the manipulator enrich the applicability of the project and the results obtained with the techniques chosen prove the possibility of using the manipulator in applications where there is a more restrictive need of performance. In future works will be built complementary models to the presented in this work for application in physical prototypes and use of discrete control.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7632
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