Adaptive controller with exponential constraints for robotic manipulators

A controller is designed to solve the problems associated with the trajectory tracking of a manipulator robot. The structure that contemplates the control is proportional derivative (PD) with the implementation of adaptive gains. A Lyapunov barrier function is used as the law of adaptation of the co...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores: Gómez-Correa, Manuela, Cruz-Ortiz, David, Salgado-Ramos, Ivan de Jesús, Ballesteros-Escamilla, Mariana Felisa
Tipo de recurso: artículo
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2023
País:México
Institución:UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO
Repositorio:PÄDI Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingeniería del ICBI
Idioma:español
OAI Identifier:oai:repository.uaeh.edu.mx:article/11408
Acceso en línea:https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/icbi/article/view/11408
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Exponential Constraint
Lyapunov Function
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spelling Adaptive controller with exponential constraints for robotic manipulatorsControlador adaptable con restricciones exponenciales para manipuladores robóticosGómez-Correa, ManuelaCruz-Ortiz, DavidSalgado-Ramos, Ivan de JesúsBallesteros-Escamilla, Mariana FelisaExponential ConstraintLyapunov FunctionAdaptative Proportional Derivative ControllerRestricción exponencialFunción de LyapunovControl adaptable proporcional derivativoA controller is designed to solve the problems associated with the trajectory tracking of a manipulator robot. The structure that contemplates the control is proportional derivative (PD) with the implementation of adaptive gains. A Lyapunov barrier function is used as the law of adaptation of the controller gains. This function considers a logarithmic structure and a variable limit or barrier in time through a decreasing exponential function. The designed barrier imposes an exponential decrease in the following error. The designed control is implemented numerically for a two-degree-of-freedom robotic arm model. Also, to observe the advantages of the designed control, it was compared with a classic PD controller. The adaptive PD has a smaller root mean square error than the classical PD. The designed control is tested with different convergence parameters, and the results show how the imposed barrier causes a preset system velocity.En este trabajo, se diseñó una solución de control para resolver el problema de seguimiento trayectoria de un robot manipulador. El control considera una estructura proporcional derivada (PD) con ganancias adaptativas. La ley de adaptación de las ganancias se obtiene mediante una función de Barrera de Lyapunov, que considera una forma logarítmica y una cota variable en el tiempo a través de una función exponencial decreciente. El diseño de la barrera impone una disminución exponencial del error de seguimiento con una velocidad prescrita. El control diseñado se implementa numéricamente para un modelo de robot manipulador de dos grados de libertad. Los resultados se comparan con un controlador PD clásico mostrando que el control diseñado se desempeña mejor en la tarea de seguimiento. El PD adaptativo tiene un error cuadrático medio más pequeño que el PD clásico. El control diseñado se prueba con diferentes parámetros de convergencia y los resultados muestran cómo el límite exponencial impone una velocidad prescrita.Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo2023-11-30info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttps://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/icbi/article/view/1140810.29057/icbi.v11iEspecial4.11408Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI; Vol 11 No Especial4 (2023): Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI; 130-136Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI; Vol. 11 Núm. Especial4 (2023): Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI; 130-1362007-636310.29057/icbi.v11iEspecial4reponame:PÄDI Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingeniería del ICBIinstname:UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGOinstacron:UAEHspahttps://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/icbi/article/view/11408/10676Derechos de autor 2023 Manuela Gómez-Correa, David Cruz-Ortiz, Ivan de Jesús Salgado-Ramos, Mariana Felisa Ballesteros-Escamillahttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessoai:repository.uaeh.edu.mx:article/114082024-08-19T22:36:48Z
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description A controller is designed to solve the problems associated with the trajectory tracking of a manipulator robot. The structure that contemplates the control is proportional derivative (PD) with the implementation of adaptive gains. A Lyapunov barrier function is used as the law of adaptation of the controller gains. This function considers a logarithmic structure and a variable limit or barrier in time through a decreasing exponential function. The designed barrier imposes an exponential decrease in the following error. The designed control is implemented numerically for a two-degree-of-freedom robotic arm model. Also, to observe the advantages of the designed control, it was compared with a classic PD controller. The adaptive PD has a smaller root mean square error than the classical PD. The designed control is tested with different convergence parameters, and the results show how the imposed barrier causes a preset system velocity.
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