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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.3.2019.tde-05022019-153033
Document
Auteur
Nom complet
Guilherme Phillips Furtado
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2018
Directeur
Jury
Cordero, Arturo Forner (Président)
Angelico, Bruno Augusto
Duysens, Jacques Elisabeth Joseph
Titre en anglais
Formulation of impedance control strategy as an optimal control problem.
Mots-clés en anglais
Impedance control
Optimal control
Quadratic programming
Redundant manipulators
Ricatti equations
Resumé en anglais
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.
Titre en portugais
Formulação da estratégia do controle de impedância como um problema de controle ótimo.
Mots-clés en portugais
Controle ótimo
Equações de Ricatti
Impedância elétrica (Controle)
Manipuladores redundantes
Programação quadrática
Resumé en portugais
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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Date de Publication
2019-02-12
 
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