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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2019.tde-05022019-153033
Documento
Autor
Nome completo
Guilherme Phillips Furtado
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Cordero, Arturo Forner (Presidente)
Angelico, Bruno Augusto
Duysens, Jacques Elisabeth Joseph
Título em inglês
Formulation of impedance control strategy as an optimal control problem.
Palavras-chave em inglês
Impedance control
Optimal control
Quadratic programming
Redundant manipulators
Ricatti equations
Resumo em inglês
A formulation of impedance control for redundant manipulators is developed as a particular case of an optimal control problem. This formulation allows the planning and design of an impedance controller that benets from the stability and eficiency of an optimal controller. Moreover, to circumvent the high computational costs of computing an optimal controller, a sub-optimal feedback controller based on the state-dependent Ricatti equation (SDRE) approach is developed. This approach is then compared with the quadratic programming (QP) control formulation, commonly used to resolve redundancy of robotic manipulators. Numerical simulations of a redundant planar 4-DOF serial link manipulator show that the SDRE control formulation offers superior performance over the control strategy based QP, in terms of stability, performance and required control effort.
Título em português
Formulação da estratégia do controle de impedância como um problema de controle ótimo.
Palavras-chave em português
Controle ótimo
Equações de Ricatti
Impedância elétrica (Controle)
Manipuladores redundantes
Programação quadrática
Resumo em português
Uma formulação do controle de impedância para manipuladores redundantes é desenvolvida como um caso particular de um problema de controle ótimo. Essa formulação permite o planejamento e projeto de um controlador de impedância que se beneficia da estabilidade e eficiência de um controlador ótimo. Para evitar lidar com os elevados custos computacionais de se computar um controlador ótimo, um controlador em malha fechada sub-ótimo, baseado na abordagem das equações de Ricatti dependentes de estado (SDRE), é desenvolvido. Essa abordagem é comparada com a formulação de um controlador baseado em programação quadrática (QP), usualmente utilizado para resolver problemas de redundância em manipuladores robóticos. Simulações numéricas de um manipulador serial plano de quatro graus de liberdade mostram que o controlador baseado em SDRE oferece performance superior em relação a um controlador baseado em programação quadrática, em termos de estabilidade, performance e esforço de controle requerido do atuador.
 
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Data de Publicação
2019-02-12
 
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