Diseño y simulación de tres técnicas de control basadas en SMC con no linealidades y un controlador PID basado en SMC para el seguimiento de trayectorias en el robot PIONEER 3DX utilizando Coppeliasim-Simulink : tomo 1.

Abstract

En la actualidad la robótica tiene un desarrollo avanzado y está presente en muchas de las aplicaciones industriales, comerciales y domésticas donde se necesita de mucha precisión, alta eficiencia y velocidad de funcionamiento en las que la mano del hombre ya no es suficiente para cumplir con dichos requerimientos. La mayoría de las aplicaciones están basadas en algoritmos de seguimiento de trayectorias, a partir de la cual se derivan otras funcionalidades como la evasión de obstáculos, exploración, Delivery, etc. Para esto es necesario desarrollar esquemas de control que cumplan con un mínimo de error el seguimiento de una trayectoria determinada. Los controladores deben cumplir con ciertos parámetros que ayuden a mejorar la eficiencia, la robustez y la estabilidad de los sistemas, además de poder soportar la no linealidad de los procesos. Así, surgen ideas de controladores robustos y óptimos como los controladores por modos deslizantes (SMC) que mejoran el desempeño de un controlador PID tradicional. A partir de los cuales se han generado nuevas variaciones de esquemas de control denominados como controladores basados en SMC que buscan mejorar los resultados de un controlador SMC. Es así como en el presente documento se pretende ampliar la visión de control con nuevos esquemas de regulación para el seguimiento de trayectorias con los controladores PID basados en SMC que involucren no linealidades en la superficie deslizante como en el control PID de superficie para mejorar el desempeño del sistema. El proyecto se divide en dos tomos, en el primer tomo se desarrolla el capítulo uno concerniente al marco teórico sobre sistemas de control, métodos de aproximación, robótica móvil, índices de desempeño, teoría de los controladores propuestos, análisis del robot Pioneer P3DX, y parte del capítulo dos acerca de la obtención de modelos aproximados de velocidad lineal y angular del robot móvil, esquema de generación de trayectorias y el controlador cinemático de posición. En el segundo tomo se desarrolla el resto del capítulo dos acerca de la matemática de controladores basados en SMC con la inclusión de no linealidades, el diseño de cada controlador propuesto, parámetros calculados y sintonizados, la comunicación entre los softwares CoppeliaSim y Simulink, y el capítulo tres donde se analiza los resultados obtenidos en base a los índices de desempeño, se presenta las concusiones, recomendaciones del trabajo de titulación y se anexa al final la descripción del VII funcionamiento de la aplicación desarrollada en AppDesigner de Matlab para la simulación y presentación de resultados de este proyecto.