Modelado y control con compensación de fricción de un sistema pendubot

Abstract

[EN] The pendubot is a two degree of freedom mechanical underactuated system that is used as an educational and research platform in the areas of robotics and control. It is considered as an underactuated system because it has only one control input. Although several control laws have been applied to stabilize the pendubot, most of them neglect the effects of friction. In this article, the analysis is different, since it is considered a pendubot system in which the actuated joint has a significant amount of friction that cannot be neglected. First, we review some of the existing friction models in the literature, including one that was recently proposed by the authors. Then we describe the implementation of some stabilization controllers that compensate for the effects of friction. Finally, an exhaustive comparison of the presented friction compensators is made to improve the performance of a real pendubot system.

[ES] El pendubot es un sistema mecánico subactuado de dos grados de libertad que comúnmente se utiliza como plataforma educacional y de investigación en las áreas de robótica y control. Se le considera como un sistema subactuado debido a que sólo cuenta con una entrada de control. Aunque se han aplicado distintas leyes de control para estabilizar el pendubot, la mayoría de ellas desprecian los efectos de fricción. En este artículo el análisis es diferente, ya que se considera un sistema pendubot en el que la articulación actuada tiene una cantidad de fricción significativa, que no se puede despreciar. En primer lugar, se revisan algunos modelos de fricción existentes en la literatura, incluyendo uno que fue propuesto por los autores recientemente. Después, se describe la implementación de algunos controladores de estabilización que compensan los efectos de la fricción. Por ultimo, se hace una comparación exhaustiva de los compensadores de fricción presentados para mejorar el desempeno de un sistema pendubot real.