Quaternion-based dynamic control of a 6-DOF Stewart Platform for periodic disturbance rejection

Abstract

Este trabalho propõe um controle dinâmico, simultâneo e desacoplado baseado em quaternions para a plataforma de Stewart. Para a modelagem dinâmica do manipulador, uma formulação de Newton-Euler baseada em quaternions foi usada para simplificação do desenvolvimento das estratégias de controle. Para o controle da translação da plataforma, uma arquitetura mista composta por m/métodos H∞ e de 𝒟-estabilidade aplicados em um controlador dinâmico é apresentada em conjunto com uma representação aumentada do sistema, permitindo o uso de Desigualdades Matriciais Lineares. Distúrbios periódicos e constantes são tratados pelo controlador dinâmico baseado no Princípio do Modelo Interno. Para o controle da rotação da plataforma, um controlador que obtém desempenho ao ganho ℒ2, além de uma lei de controle por retro-alimentação de estados baseada em Desigualdades Matriciais Lineares, é usado para garantir a estabilidade do sistema rotacional. A matriz Jacobiana da plataforma é então usada para acoplar os sinais dos dois controladores. Resultados numéricos apresentados mostram que o método de controle usado é capaz de estabilizar o sistema ao redor da referência desejada e de rejeitar perturbações externas periódicas. Ao final, a estratégia de controle sugerida é comparada com um controlador de dinâmica reversa e os resultados de ambas abordagens são apresentados.