Modelagem e Compensação da Dinâmica de Robôs Móveis e sua Aplicação em Controle de Formação

Nome: FELIPE NASCIMENTO MARTINS
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 06/03/2009
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
MARIO SARCINELLI FILHO Orientador
TEODIANO FREIRE BASTOS FILHO Co-orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
JUSSARA FARIAS FARDIN Examinador Interno
MARIO SARCINELLI FILHO Orientador
PABLO JAVIER ALSINA Examinador Externo
PAULO FARIAS SANTOS AMARAL Examinador Interno
RICARDO CARELLI Coorientador

Páginas

Resumo: Uma proposta de modelagem da dinâmica de robôs móveis tipo uniciclo é aqui apresentada e utilizada no projeto de controladores para os referidos robôs, inclusive num contexto de controle de formação. A dinâmica dos robôs móveis é modelada através de uma nova abordagem, baseada em um modelo dinâmico que aceita sinais de velocidades linear e angular como entradas. O novo modelo dinâmico apresentado tem suas propriedades estudadas e posteriormente utilizadas no desenvolvimento de controladores adaptativos, para compensar os efeitos da dinâmica de robôs móveis quando realizam
tarefas de seguimento de trajetória, posicionamento e controle de formação. A teoria de Lyapunov é utilizada para analisar a estabilidade do equilíbrio para cada caso, também sendo realizada análise de robustez à variação de parâmetros e à presença de distúrbios não modelados. A influência da compensação da dinâmica é estudada, e sua importancia evidenciada através do cálculo de um índice de desempenho obtido em simulações e experimentos. Três estratégias de controle de formação com compensação dinâmica são apresentadas, sendo uma de controle descentralizado tipo líder-seguidor e duas de controle centralizado tipo estruturas virtuais. Uma das estratégias de controle centralizado é aqui proposta, sendo apresentado o desenvolvimento do Esquema de Controle Multicamadas. Tal esquema permite que cada parte do problema de controle de formação seja resolvido por um módulo independente, aumentando sua flexibilidade. É proposto um controlador de formação que posiciona os robôs numa formação que pode ser fixa ou variável, tanto em posição como em forma, sendo possível enfatizar a importância do controle de posicionamento ou de forma da formação. A influência da compensação dinâmica neste controle de formação é analisada e ilustrada através de resultados de simulação e também de experimentos.

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