Control en robots móviles de ruedas considerando la dinámica de los actuadores y de la etapa de potencia

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se resuelve de manera más completa, respecto hasta lo hoy propuesto en la literatura, la tarea de seguimiento de trayectoria en un robot móvil de ruedas (RMR) vía el diseño de controladores jerárquicos. Tales controladores consideran en su diseño los modelos matemáticos asociados con los tres subsistemas que, en general, componen a un RMR, i.e., estructura mecánica, actuadores y etapa de potencia. Aquí se considera que la estructura mecánica es un RMR diferencial, los actuadores son motores de CD y la etapa de potencia son convertidores de potencia de CD/CD Buck. Respecto a los controladores jerárquicos propuestos, estos constan de tres niveles: alto, para la estructura mecánica; medio, para los actuadores; y bajo, para la etapa de potencia. El buen desempeño y la robustez de los controladores jerárquicos, desarrollados en este trabajo, se muestran tanto a nivel simulación como experimentación. ABSTRACT: The trajectory tracking control problem is solved for wheeled mobile robots via the hierarchical control approach. The most complete solution introduced until now for this control problem is proposed in the present work since the three subsystems composing the robot are considered during the control design stage: the mechanical structure, actuators and power stage. The mechanical structure is represented by a differential drive wheeled mobile robot, actuators are two DC motors and power stage is composed by two DC/DC Buck power converters. The hierarchical controller is composed by three levels: the highest level is intended for the mechanical structure; the medium level corresponds to actuators; and the lowest level is designed for the power stage. Several simulation and experimental studies are presented to evaluate performance and robustness of the hierarchical controllers that have been designed.