Compensación de fricción para reducir el error de posicionamiento láser de un sistema de visión artificial 3D implementando una ley de control no lineal / [recurso electrónico] / José Antonio Núñez López ; director, Oleg Sergiyenko ; codirector, Lars Lindner
Tipo de material:
TextoDetalles de publicación: Mexicali, Baja California, 2022Descripción: 1 recurso en línea, 146 p. ; il. col., gráficas, fotsTema(s): Escáneres ópticos -- Tesis y disertaciones académicasClasificación LoC:TK7882.S3 | N85 2022Recursos en línea: Tesis Digital.
Nota de disertación: Tesis (Maestría) -- Universidad Autónoma de Baja California. Instituto de Ingeniería, Mexicali, 2022 Resumen: La fricción es un fenómeno físico no lineal y discontinuo que surge en el contacto entre dos superficies,
se suele entender como un proceso en el que la energía (cinética) se disipa en calor con una entropía
creciente y representa un obstáculo para lograr un desempeño ̃no óptimo de sistemas que controlan un
mecanismo, provocando errores de posicionamiento durante la ejecución ́on de las tareas. A este respecto,
el presente trabajo propone desarrollar un antecedente teórico implementando un control no lineal de
compensación de fricción para mejorar la precisión de posicionamiento de un motor DC controlado de
un sistema electromecánico con fricción, la cual se asume que se describe apropiadamente utilizando
un modelo de fricción dinámica modificado a partir de su diseño no original para su aplicación apropiada.
El sistema electromecánico de estudio es el sistema de visión artificial TVS No.3, desarrollado en el
Instituto de Ingeniería de la UABC. El sistema TVS No.3 consiste principalmente en un sistema
de escaneo láser que usa triangulación dinámica para obtener coordenadas 3D de cualquier objeto
examinado en un campo de observación continuo. Para realizar el barrido láser el desempeño del sistema de posicionamiento del láser juega un papel fundamental para poder asegurar la correcta
ubicación del punto en las coordenadas medidas en el campo de visión. Por lo anterior descrito,
el objetivo principal del presente trabajo es el desarrollo de un antecedente teórico del análisis
de compensación de fricción en sistemas de visión artificial que utilicen motores DC, abriendo la
posibilidad de mejorar los diseños posteriores del sistema TVS No.3 y de más sistemas de visión
artificial relacionados que han sido derivados de la novedosa teoría de triangulación dinámica. Se
derivan conceptos básicos necesarios de modelado de sistemas de control y de control no lineal
aplicado, así mismo, fundamentos teóricos del fenómeno de fricción, del sistema de posicionamiento
láser del TVS No.3 y de la implementación digital del sistema de control. Se presenta la formulación
de control de un algoritmo en lazo abierto y otro algoritmo de compensación de fricción en lazo
cerrado para el sistema de posicionamiento láser, los cuales se implementan experimentalmente en
los dos motores escogidos por diseño para ser utilizados en el TVS No.3. Se identifica el error de
posicionamiento angular relativo de posicionamiento láser utilizando el algoritmo de lazo abierto
analizando la respuesta ideal basada en un enfoque teórico que utiliza los par ́ametros físicos del motor
DC. Se identifican los par ́ametros de fricción del motor basados en un modelo dinámico de fricción
adaptado para su aplicación. Se demuestra la estabilidad asintótica global de posicionamiento en
lazo cerrado del algoritmo de compensación de fricción. Se realiza implementación computacional y
experimentación extensa de posicionamiento angular usando ambos algoritmos, cubriendo diferentes
entradas, incluidos los ́angulos de referencia, voltaje de alimentación y la carga del motor DC,
y utilizando técnicas de medición manuales y automáticas para garantizar la reproducibilidad y
la repetibilidad del proceso antes y después ́es de la implementación ́on del control de compensación
de fricción. Se presenta el análisis de resultados de la aplicación experimental del algoritmo de
compensación y se demuestra que en general la aplicación del algoritmo de compensación de fricción
logra un resultado de posicionamiento preciso en estado estable y en un tiempo relativamente breve
en el posicionamiento láser del TVS No.3, fundamental para realizar el barrido 3D con láser.
| Tipo de ítem | Biblioteca actual | Colección | Signatura | Copia número | Estado | Fecha de vencimiento | Código de barras |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tesis | Biblioteca Central Mexicali | Colección de Tesis | TK7882.S3 N85 2022 (Browse shelf(Abre debajo)) | 1 | Disponible | MXL123566 |
Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería
Tesis (Maestría) -- Universidad Autónoma de Baja California. Instituto de Ingeniería, Mexicali, 2022
Incluye referencias bibliográficas
La fricción es un fenómeno físico no lineal y discontinuo que surge en el contacto entre dos superficies,
se suele entender como un proceso en el que la energía (cinética) se disipa en calor con una entropía
creciente y representa un obstáculo para lograr un desempeño ̃no óptimo de sistemas que controlan un
mecanismo, provocando errores de posicionamiento durante la ejecución ́on de las tareas. A este respecto,
el presente trabajo propone desarrollar un antecedente teórico implementando un control no lineal de
compensación de fricción para mejorar la precisión de posicionamiento de un motor DC controlado de
un sistema electromecánico con fricción, la cual se asume que se describe apropiadamente utilizando
un modelo de fricción dinámica modificado a partir de su diseño no original para su aplicación apropiada.
El sistema electromecánico de estudio es el sistema de visión artificial TVS No.3, desarrollado en el
Instituto de Ingeniería de la UABC. El sistema TVS No.3 consiste principalmente en un sistema
de escaneo láser que usa triangulación dinámica para obtener coordenadas 3D de cualquier objeto
examinado en un campo de observación continuo. Para realizar el barrido láser el desempeño del sistema de posicionamiento del láser juega un papel fundamental para poder asegurar la correcta
ubicación del punto en las coordenadas medidas en el campo de visión. Por lo anterior descrito,
el objetivo principal del presente trabajo es el desarrollo de un antecedente teórico del análisis
de compensación de fricción en sistemas de visión artificial que utilicen motores DC, abriendo la
posibilidad de mejorar los diseños posteriores del sistema TVS No.3 y de más sistemas de visión
artificial relacionados que han sido derivados de la novedosa teoría de triangulación dinámica. Se
derivan conceptos básicos necesarios de modelado de sistemas de control y de control no lineal
aplicado, así mismo, fundamentos teóricos del fenómeno de fricción, del sistema de posicionamiento
láser del TVS No.3 y de la implementación digital del sistema de control. Se presenta la formulación
de control de un algoritmo en lazo abierto y otro algoritmo de compensación de fricción en lazo
cerrado para el sistema de posicionamiento láser, los cuales se implementan experimentalmente en
los dos motores escogidos por diseño para ser utilizados en el TVS No.3. Se identifica el error de
posicionamiento angular relativo de posicionamiento láser utilizando el algoritmo de lazo abierto
analizando la respuesta ideal basada en un enfoque teórico que utiliza los par ́ametros físicos del motor
DC. Se identifican los par ́ametros de fricción del motor basados en un modelo dinámico de fricción
adaptado para su aplicación. Se demuestra la estabilidad asintótica global de posicionamiento en
lazo cerrado del algoritmo de compensación de fricción. Se realiza implementación computacional y
experimentación extensa de posicionamiento angular usando ambos algoritmos, cubriendo diferentes
entradas, incluidos los ́angulos de referencia, voltaje de alimentación y la carga del motor DC,
y utilizando técnicas de medición manuales y automáticas para garantizar la reproducibilidad y
la repetibilidad del proceso antes y después ́es de la implementación ́on del control de compensación
de fricción. Se presenta el análisis de resultados de la aplicación experimental del algoritmo de
compensación y se demuestra que en general la aplicación del algoritmo de compensación de fricción
logra un resultado de posicionamiento preciso en estado estable y en un tiempo relativamente breve
en el posicionamiento láser del TVS No.3, fundamental para realizar el barrido 3D con láser.
