Identificação e estimação de sistemas dinâmicos: aplicação em robótica móvel

Eduardo Kobaicy, Universidade Estadual de Campinas, Andre Fioravanti, Universidade Estadual de Campinas
2019 resumos do...   unpublished
Resumo Neste projeto, foram estudadas a identificação de sistemas dinâmicos e a estimação de estados através de ferramentas computacionais, a fim de implementar em uma plantaforma robótica terrestre experimental. A aplicação das ferramentas MATLAB System Identification Toolbox (SIT) e CVX geraram resultados distintos do modelo matemático linearizado. Testes foram executados para verificar qual dos métodos se aproxima melhor da plataforma experimental. Palavras-chave: Identificação, estimação,
more » ... ntrole. Introdução O principal objetivo do trabalho foi o estudo de métodos de estimação de estado dinâmicos de um veículo quando este não pode ser totalmente observado. Um problema correlato que também foi abordado é denominado por identificação de sistemas e trata de estimar parâmetros em sistemas dinâmicos. Foram realizados testes com dados coletados da plataforma experimental. Resultados e Discussão Inicialmente, para identificação do sistema com a SIT, foi utilizado o sistema descrito pelas equações em espaço de estado abaixo, que dependem da massa do veículo (m), das distâncias dos eixos em relação ao centro de gravidade (a e b), do momento de inércia (Jzz), da velocidade longitudinal de referência (uref) e do coeficiente de amortecimento da suspensão (Cα). Suas variáveis dinâmicas de estado são a velocidade lateral (v) e a velocidade angular (r) e sua entrada de controle é o comando de direção (δcmd). As equações que descrevem o comportamento dinâmico do veículo, simplificado para um modelo tipo bicicleta e a representação gráfica do sistema são apresentadas na Fig. 1 . Figura 1. Modelo tipo bicicleta [1]. As entradas do comando de direção utilizadas na identificação foram do tipo up-chirp (por conta de seu conteúdo espectral e por serem aplicáveis na prática, diferentemente do impulso) e trem de pulsos com amplitudes variadas, porém limitadas. Ao identificar o sistema a partir da resposta do modelo não-linear de alta fidelidade, realizou-se a simulação da resposta do sistema identificado a uma determinada entrada, a fim de comparação com os dados provenientes do modelo linearizado e do modelo não-linear. Esta comparação é apresentada na Fig. 2 . Figura 2. Comparação entre resposta dos sistemas. Posteriormente foram realizados testes com a plataforma Auto-VERDE, utilizando a entrada up-chirp no comando de direção do veículo e diferentes velocidades longitudinais. Figura 3. Veículo Auto-VERDE. Conclusões A execução deste trabalho mostrou que a presença de diferentes tipos de não-linearidades não previstas no modelo do sistema e a presença de ruído nos sinais analisados na identificação modificam significativamente a qualidade da estimação. Além disso, o modelo linearizado pode não apresentar a melhor resposta para algumas entradas pré-determinadas. Agradecimentos Agradeço ao professor André Fioravanti pela orientação e à equipe do ACCESLab pelo apoio no decorrer do trabalho. ______________________________________________ 1 CORDEIRO, R. A.; Modelagem e controle de trajetória de um veículo robótico terrestre de exterior. 2013, Dissertação de mestrado -Universidade Estadual de Campinas.
doi:10.20396/revpibic2720192115 fatcat:lhjgbar5yngvvlahw3bzkjwmh4