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dc.creatorHartmann, Mikael Nedel-
dc.date.accessioned2023-11-27T18:37:40Z-
dc.date.available2023-11-27T18:37:40Z-
dc.date.issued2023-11-10-
dc.identifier.citationHARTMANN, Mikael Nedel. Controle preditivo de trajetórias com restrição no sinal de controle via redes neurais. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32942-
dc.description.abstractThis dissertation investigates the application of non-linear predictive control with constraints on the control signal for robotic systems characterized by a cascade control architecture. The proposed control strategy uses a feedforward neural network model to assist the controller when applying restrictions on the secondary loop control signal. This secondary loop has a proportional-derivative (PD) controller. The neural network model is trained based on the initial and final conditions of position and velocity for the system to be controlled. The trained model infers, as output, the peak derivative of torques or future forces that the PD controller must respect based on the commands from the outer loop. As a case study, model predictive control (MPC) is applied as the outer loop, and proportional-derivative (PD) controllers are used as the inner loop for a 2R planar manipulator robot and a quadrotor drone. The control application with the proposed architecture was tested on both systems through computational simulations in MATLAB. The approach resulted in smoother trajectories for the manipulator robot during obstacle avoidance. However, during some experiments with obstacles, the controller allowed the drone to realize significant deviations from the planned route. In conclusion, the developed control strategy presents good potential for applications in robotic systems with “kinematically decoupled” state variables.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectControle preditivopt_BR
dc.subjectRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.subjectRobóticapt_BR
dc.subjectProgramação não-linearpt_BR
dc.subjectPredictive controlpt_BR
dc.subjectNeural networks (Computer science)pt_BR
dc.subjectRoboticspt_BR
dc.subjectNonlinear programmingpt_BR
dc.titleControle preditivo de trajetórias com restrição no sinal de controle via redes neuraispt_BR
dc.title.alternativePredictive control of trajectories with control signal constraint via neural networkspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoEste trabalho propõe a aplicação de controle preditivo não linear baseado em modelo (NLMPC) com restrições no sinal de controle em sistemas robóticos caracterizados por uma arquitetura de controle em cascata. A estratégia de controle preditivo desenvolvida usa um modelo por redes neurais feedforward para inferir o valor das restrições no sinal de controle da malha secundária, que utiliza um controlador proporcional-derivativo (PD). Esses valores de restrições são incluídos no cálculo do sinal de controle da malha primária pelo controlador preditivo. As redes neurais foram treinadas a partir das condições iniciais e finais de posição e velocidade do sistema a ser controlado, e desta forma inferem como saída o pico da derivada dos torques ou forças futuras que devem ser respeitadas pelo PD a partir dos comandos da malha externa. Como estudo de caso, foi aplicado controle preditivo baseado em modelo (MPC) como a malha externa e controladores proporcional-derivativos como malha interna para um robô manipulador planar duplo rotativo (2R) e um drone quadrotor. A aplicação de controle com a arquitetura proposta foi testada em ambos os sistemas através de simulações computacionais no MATLAB. A abordagem resultou em trajetórias mais suaves para o robô manipulador durante o desvio de obstáculos. Já para os drones, em algumas situações experimentadas, o controlador permitiu em presença de obstáculos, a execução de grandes desvios na rota planejada. Em conclusão, a estratégia de controle desenvolvida apresenta um bom potencial para aplicações em sistemas robóticos com variáveis de estado “cinematicamente desacopladas”.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0000-4032-3953pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5582232189189854pt_BR
dc.contributor.advisor1Neves Junior, Flavio-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1627-1425pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0494282486171725pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Arruda, Lucia Valeria Ramos de-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5704-8131pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8616017152145795pt_BR
dc.contributor.referee1Neves Junior, Flavio-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1627-1425pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0494282486171725pt_BR
dc.contributor.referee2Almeida, João Paulo Lima Silva de-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-6507-8410pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1457950789991352pt_BR
dc.contributor.referee3Arruda, Lucia Valeria Ramos de-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-5704-8131pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8616017152145795pt_BR
dc.contributor.referee4Freire Junior, Vlademir Aparecido-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-9468-3492pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0865102361361109pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOSpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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