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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1311| Robust control synthesis of mechanical systems under unilateral constraints with an application to a biped robot Robust control synthesis of mechanical systems under unilateral constraints with an application to a biped robot | |
| Oscar Eduardo Montaño Godínez | |
| Yannick Aoustin YURY ORLOV | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Control robusto, Restricciones unilaterales, Estabilización orbital, Robot bípedo | |
| El objetivo principal de este trabajo es el control robusto de sistemas mecánicos híbridos, operando bajo restricciones unilaterales de co-dimensión uno. Condiciones suficientes para la existencia de una solución local del problema de control H∞, son dadas en términos de la solución adecuada de desigualdades diferenciales de Hamilton–Jacobi Isaacs, acopladas a una condición adicional que aparece en la reinicialización de la planta en lazo cerrado. La síntesis de controladores H∞ por retroalimentación de salida es desarrollada en el contexto hibrído, abordando el fenómeno de colisión. Primero, la regulación y la estabilización orbital de un péndulo simple, chocando contra una barrera, ilustra las capacidades de la metodología propuesta, usando retroalimentación de posición. Para tal ilustración, un modelo de referencia fue diseñado mediante la realización de un estudio de bifurcación para una modificación híbrida del famoso oscilador de Van der Pol, usando el bien conocido método de secciones de Poincaré, y determinando el conjunto de parámetros de amortiguamiento que permiten la generación de un movimiento periódico. Para agregar valor práctico a esta investigación, se aborda la síntesis de un control de seguimiento de una trayectoria de marcha para un robot bípedo complejo con pies actuados. Finalmente, la teoría desarrollada es extendida hacia la estabilización orbital de sistemas mecánicos subactuados sujetos a restricciones unilaterales con grado de subactuación uno, y posteriormente aplicada a un bípedo subactuado que periódicamente toca el suelo. Tanto en el ejemplo ilustrativo como en ambas aplicaciones, se observa un buen desempeño a pesar de las imperfecciones en las mediciones y la presencia de perturbaciones externas, afectando la fase de movimiento libre, y de incertidumbres que ocurren en la fase de colisión. The primary concern of the work is robust control of hybrid mechanical systems under unilateral constraints of co-dimension one. Sufficient conditions for a local solution of the underlying H∞ control problem to exist are given in terms of the appropriate solvability of Hamilton–Jacobi–Isaacs partial differential inequalities, coupled to an extra condition on the plant reset in the closed-loop. Nonlinear H∞ output feedback synthesis is thus developed in the hybrid setting, covering collision phenomena. First, the regulation and orbital stabilization of a simple pendulum, impacting a barrier, illustrate the capability of the proposed approach via position feedback design. A reference model for such an illustration is designed by performing a bifurcation study for a hybrid modification of the popular Van der Pol oscillator, using the well-known method of Poincaré sections, and determining the set of damping parameters that allows to obtain a periodic motion. To add a practical value to the present investigation, the tracking synthesis of a walking gait is then addressed for a complex bipedal robot with actuated feet. Finally, the developed theory is extended towards the orbital stabilization of underactuated mechanical systems subject to unilateral constraints with underactuation degree one, and then applied to an underactuated bipedal robot periodically touching the ground. In our illustrative example and both applications, good performances are achieved despite imperfect measurements, and the presence of both external disturbances affecting the collision-free motion phase and uncertainties that occur in the collision phase. | |
| CICESE | |
| 2016 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Montaño Godínez,O. E.2016.Robust control synthesis of mechanical systems under unilateral constraints with an application to a biped robot. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 61 pp. | |
| TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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|---|---|---|---|---|
| 245061.pdf | Versión completa de la tesis | 3.83 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |