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:

Nome Papelordem decrescente
Ricardo Carelli Co-orientador
Teodiano Freire Bastos Filho Co-orientador
Mario Sarcinelli Filho Orientador

Banca:

Nome Papelordem decrescente
Teodiano Freire Bastos Filho Coorientador
Ricardo Carelli Coorientador
Pablo Javier Alsina Examinador Externo
Jussara Farias Fardin Examinador Interno
Vladimir Ivanovitch Dynnikov Examinador Interno
Paulo Farias Santos Amaral Examinador Interno
Mario Sarcinelli Filho Orientador

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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