Nonlinear H'INFINITO' control of underactuated robot manipulators

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento, implementação e análise de técnicas de controle H 'INFINITO' não lineares para robôs manipuladores subatuados, sujeitos a incertezas paramétricas e distúrbios externos. Na primeira parte, duas abordagens são consideradas para robôs manipuladores individuais subatuados. A primeira abordagem consiste em representar robôs manipuladores como um sistema não linear na forma quase-linear com parâmetros variantes e utilizar técnicas de controle H 'INFINITO' para sistemas lineares a parâmetros variantes baseadas em desigualdades matriciais lineares. Na segunda abordagem, uma solução explícita do problema de controle H 'INFINITO' não linear para robôs manipuladores é encontrada via teoria dos jogos diferenciais. Com este mesmo procedimento, implementam-se também os controles misto H'IND.2'/H 'INFINITO' não linear, adaptativo H 'INFINITO' não linear e adaptativo H 'INFINITO' não linear com redes neurais para robôs manipuladores. Também é desenvolvido um sistema tolerante a falhas para robôs manipuladores baseado em sistemas Markovianos e em controladores Markovianos H'IND.2', H 'INFINITO' e H'IND.2'/ H 'INFINITO'. Na segunda parte, o modelo dinâmico de robôs manipuladores cooperativos subatuados é representado na forma de espaço de estados, possibilitando a aplicação dos controladores H 'INFINITO' não lineares para controle de posição, juntamente com controle das forças de esmagamento, de um objeto.This work presents the development, implementation and analysis of nonlinear H control techniques applied to underactuated manipulators, under parametric uncertainties and external disturbances. At the first part, two approaches are considered for underactuated individual manipulators. The first approach consists in representing manipulators as nonlinear systems in the quasi-linear parameter varying form and in controlling them via H control for linear parameter varying systems based on linear matrix inequalities. At the second approach, an explicit solution to the nonlinear H control problem for manipulators is found via differential game theory. With this procedure, it is also implemented the nonlinear mixed H2/H, nonlinear adaptive H, and nonlinear adaptive H with neural networks controls. Also is developed a fault tolerant system for manipulators based on Markovian systems and Markovian H2, H, and H2/H controls. At the second part, the dynamic model of underactuated cooperative manipulators is represented in the state space form in order to apply the nonlinear H controls to position control, plus the squeeze force control, of an object