Modelado de orden fraccional de la dinámica de robots manipuladores de 1, 2 y 3 GDL

Autores/as

  • Israel Cerón-Morales Instituto Tecnológico Superior de Poza Rica Autor/a

DOI:

https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v24n2a06

Palabras clave:

modelo-dinámico, orden-fraccional, programación, robots-manipuladores, 1, 2, 3 GDL

Resumen

Este documento presenta el modelado de orden fraccional de la dinámica de robots manipuladores de 1, 2 y 3 grados de libertad (GDL). Se presenta la demostración de estabilidad del modelo de orden fraccional mediante el segundo método de Lyapunov. Se considera un parámetro físico básico, la inercia de masa de los eslabones empleados. Se utiliza el software Freecad para el diseño mecánico. Se simula el modelo dinámico y en el caso de los manipuladores de 2 y 3 GDL se presentan trayectorias en el plano (x, y) y en el espacio (x, y, z) respectivamente. Los modelos se programan en una tarjeta de desarrollo basada en un microcontrolador, la ventaja de la tarjeta de desarrollo se encuentra en sus periféricos de salida debido a que cuenta con dos canales analógicos de salida, y estos se envían a un osciloscopio, los resultados obtenidos están de acuerdo con los modelos presentados.

Referencias

J. F. Goméz-Aguilar, J. Rosales-García, J. R. Razo-Hernández, M. Guía-Calderón, "Fractional RC and LC Electrical Circuits," Ingenieria Investigacion y Tecnología, vol. 15, pp. 311-319, abril-junio 2015.

B. Goodwine, K. Leyden, "Recent results in fractional-order modeling in multi-agent systems and linear friction welding", IFAC-PaperOnLine, vol. 48, pp. 380-381, 2015.

I. Tejado, D. Valerio, P. Pires, J. Martins, "Fractional order human arm dynamics with variability analyses", Mechatronics, vol. 23, pp. 805-812, 2013.

J. M. Rosario, D. Dumur, M. Tenreiro, "Analysis of fractional-order robot axis dynamics," IFAC Procedings Volumes, vol. 39, pp. 367-372, 2006.

R. Shalaby, M. El-Hossaing, B.Abo-Zalam, "Fractional Order modeling and control for under-actuated inverted pendulum," Comunication in Nonlinear Science and Numerical Simulation, vol. 74, pp. 97-121, 2019.

L. Zhang, X. Hu, Z. Wang, F. Sun, G. D. David, "Fractional-Order modeling and state-of-Charge estimation for ultracapacitors", Journal of Power Source, vol. 314, pp. 28-34, 2016.

X. Shi, Y. Chen, J. Huang, "Application of fractional-order active disturbance rejection controller on linear motion system," Control Engineering Practice, vol. 81, pp. 207-214, 2018.

I. Ceron-Morales, F. Q. Gonzalez-Manzanilla, C. Muñiz-Montero, J. A. Arizaga-Silva,"Control PID de orden fraccional aplicado a un colector solar cilindroparabólico," Visión Politécnica, vol.13, núm. 1, pp, 23-27, enero-junio, 2018.

B.T. Krishna, "Studies on fractional order differentiators and integrators: A survey", Signal processing, vol. 91, pp. 246-386, marzo, 2011.

H. Sun, Y. Zhang, D. Baleanu, W. Chen, Y, Chen, "A new collection of real-world applications of fractional calculus in science and engineering", Communication in Nonlinear Science and Numerical Simulation, vol. 64, pp. 213, 2018.

J.A. Flores-Ordeñana, I. Ceron-Morales, C. Muñiz-Montero, L. A. Sanchez-Gaspariano, E. Tlelo-Cuautle, "Implementacion de controladores PID fraccionales en las plataformas STM32.Discovery y Arduino a partir de SIMULINK/MATLAB: parte 1," Visión Politécnica, vol. 12, núm. 2, pp. 8-12, 2017.

I. Ceron-Morales, C. Muñiz-Montero, E. Tlelo-Cuautle, "Metodología didáctica de control con redes neuronales y FOPID al modelo dinámico de un robot 2GDL en Arduino y STM32," XVII Congreso Nacional de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, Ciudad de México, México, 2018.

I. Ceron-Morales, J. F. Herver-Acuña, S. J. Castillo-Castillo, W.A. Cortez-Martínez, "Metodología de programación de trayectorias de un robot de 2GDL utilizando la tarjeta STM32L476RG", Sinergia Mecatrónica, Asociación Mexicana de Mecatrónica A.C., pp. 144-158, 2019.

B. F. Voronin, "La aplicación del método de fragmentación en la enseñanza de cinemática de mecanismos," Científica, vol. 18, núm. 1, pp. 21-29, enero-marzo, 2014.

D. Zhang, B. Wei, "A review on model reference adaptive control of robotic manipulators," Annual Reviews in Control, vol. 43, pp. 188-198. 2017.

M. Villaseñor-Aguilar, A. Ramírez-Agundis, J. A. Padilla-Medina, H. Orozco-Mendoza, "Control de estabilidad de un manipulador planar paralelo 3RRR utilizando redes neuronales," Científica, vol. 15, núm. 3, pp.107-115, julio-septiembre, 2011.

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Publicado

10-09-2024

Número

Sección

Investigación

Cómo citar

Modelado de orden fraccional de la dinámica de robots manipuladores de 1, 2 y 3 GDL. (2024). Científica, 24(2), 143-152. https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v24n2a06