Dynamic self-tuning PD control for tracking of robot manipulators

Armendariz, J.; Parra-Vega, Vicente; García-Rodríguez, R.; Hirai, Shinichi

doi:10.1109/cdc.2012.6426562

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“…This is because, the manual tuning of the PD controller gains would require exhaustive computational time in searching the optimal values for the gains to achieve the desired trajectory, and also would be harmful to the patient if during the learning process, inadequate torque is exerted by the controller that could damage the patient's arm rather than improving them. Apart from that, fast, smooth and coordinated arm movements cannot be executed by just depending solely on feedback control [23]. …”

Section: Ff T Ff T Fb T (16)mentioning

confidence: 99%

Adaptive Controller Algorithm for 2-DOF Humanoid Robot Arm

Amin

Rahim

Low

2014

Procedia Technology

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Section: Ff T Ff T Fb T (16)mentioning

confidence: 99%

Adaptive Controller Algorithm for 2-DOF Humanoid Robot Arm

Amin

Rahim

Low

2014

Procedia Technology

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“…Los controladores auto sintonizables (self tuning controllers) existen desde hace tiempo con diferentes concepciones Åström and Wittenmark (1973), reglas de sintonía en función del error de posición con lógica difusa y redes neuronales para las ganancias proporcional K p y derivativa K v se encuentran en Llama et al (2000Llama et al ( , 2001; Santibáñez et al (2002Santibáñez et al ( , 2004; Meza et al (2009) ;Llama et al (2010); Meza et al (2012); Armendariz et al (2012). El concepto de ganancias variables se discute en Salas and Llama (2010); Salas et al (2012bSalas et al ( , 2013.…”

Section: Introductionunclassified

Regulación Saturada con Ganancia Variable Derivativa de Robots Manipuladores

Limón-Díaz

Reyes-Cortés

González-Galván

2017

Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial R

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ResumenEn este trabajo se presenta una familia grande de reguladores saturados tipo hiperbólicos para robots manipuladores. La propuesta considera a la ganancia proporcional constante y a la ganancia derivativa variable con sintonía automática definida en función del error de posición, velocidad de movimiento y un factor de inyección de amortiguamiento para modificar la velocidad de respuesta del robot. La acción de control derivativa con ganancia variable permite reducir sobreimpulsos, oscilaciones y rizo, tal que alcance el estado estacionario en forma suave. Asimismo, se presenta la propuesta de una función estricta de Lyapunov que permite demostrar la estabilidad asintótica global de la ecuación en lazo cerrado. Para mostrar el desempeño y funcionalidad de la familia propuesta de esquemas de control, un análisis comparativo experimental fue desarrollado entre siete estructuras de control, cinco reguladores pertenecen a la familia propuesta, y dos algoritmos de control bien conocidos como son el proporcional derivativo (PD) y tangente hiperbólico (Tanh). Los resultados experimentales fueron obtenidos con un robot manipulador de transmisión directa de tres grados de libertad. Palabras Clave:Regulador, Función de saturación, Ganancia Variable, Manipulador robótico, Algoritmos de control. IntroducciónActualmente el control de robots manipuladores representa un tema clave y estratégico para México y en general para Iberoamérica. Los robots manipuladores se han convertido en herramientas indispensables para un amplio sector de la sociedad, como han sido los casos de la industria, aplicaciones especiales y médicas: cirugías robotizadas, fisioterapia, rehabilitación, asistencia robotizada a personas con capacidades diferenciadas, entre otras más.Para que un robot manipulador realice correctamente una tarea encomendada, se requiere de un algoritmo de control de alto desempeño. Por lo tanto, el diseño de algoritmos de control se ha convertido en una actividad científica permanente y sistemática con la finalidad de proponer nuevos esquemas con alto desempeño y prestaciones adecuadas para una correcta ejecución en la tarea programada.La técnica de moldeo de energía (energy shaping) propuesta por Takegaki and Arimoto (1981) ha sido utilizada por diversos * Autor en correspondencia Correos electrónicos: miangellim@hotmail.com (Miguel A. Limón-Díaz ), fernando.reyes@correo.buap.mx (Fernando Reyes-Cortés), egonzale@uaslp.mx (Emilio J. González-Galván) investigadores; esta metodología utiliza el teorema de invarianza de LaSalle para demostrar estabilidad asintótica. Más tarde Tomei (1991) perfecciona el método de Takegaki-Arimoto sin usar LaSalle, proponiendo una función estricta de Lyapunov para estudiar la estabilidad asintótica del control PD con compensación de gravedad. En esta dirección, es importante resaltar particularmente el trabajo de Santibáñez and Kelly (1997) quienes generalizaron la función estricta propuesta en Whitcomb et al. (1993) para el caso de regulación, así como su extensión al problema de control ...

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“…On the other hand, to automatically achieve a trade-off between feasible control input and desired tracking performance, it is desirable that the feedback term of a controller can adapt depending on the error variables. This aspect has been addressed by self-tuning PD controllers based on fuzzy logic [17], [18], but they have the drawback of discontinuous gain switches. The adaptive variance algorithm (AVA) proposed in [19] achieves a smooth and state-dependent gain transition by using weighting functions.…”

mentioning

confidence: 99%

Adaptive Tracking Control With Uncertainty-Aware and State-Dependent Feedback Action Blending for Robot Manipulators

Kirner

Garofalo

et al. 2022

IEEE Robot. Autom. Lett.

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Adaptive control can significantly improve tracking performance of robot manipulators subject to modeling errors in dynamics. In this letter, we propose a new framework combining the composite adaptive controller using a natural adaptation law and an extension of the adaptive variance algorithm (AVA) for controller blending. The proposed approach not only automatically adjusts the feedback action to reduce the risk of violating actuator constraints but also anticipates substantial modeling errors by means of an uncertainty measure, thus preventing severe performance deterioration. A formal stability analysis of the closed-loop system is conducted. The control scheme is experimentally validated and directly compared with baseline methods on a torque-controlled KUKA LWR IV+.

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Dynamic self-tuning PD control for tracking of robot manipulators

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Adaptive Controller Algorithm for 2-DOF Humanoid Robot Arm

Adaptive Controller Algorithm for 2-DOF Humanoid Robot Arm

Regulación Saturada con Ganancia Variable Derivativa de Robots Manipuladores

Adaptive Tracking Control With Uncertainty-Aware and State-Dependent Feedback Action Blending for Robot Manipulators

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