Algoritmo LQR en un entorno de simulación Matlab/Simulink para mejorar la respuesta de la suspensión de un robot móvil aplicable en fundos agrícolas de la región La Libertad-Perú

Abstract

La presente investigación desarrolla un algoritmo LQR (Regulador Cuadrático Lineal) en el entorno de MATLAB/Simulink para simular el control de la suspensión activa de un robot móvil aplicable a fundos agrícolas de la región La Libertad. El algoritmo LQR tiene como propósito mejorar la respuesta de la suspensión activa del robot con respecto a uno de suspensión pasiva en el escenario de mantener el contacto llantas-suelo sin afectar el confort del movimiento. La metodología planteada en esta investigación asocia cuantitativamente los ángulos de cabeceo y balanceo (roll y pitch) del robot móvil. Es decir, el algoritmo LQR gobierna la suspensión activa tal que se obtienen valores de los ángulos de balanceo y cabeceo asociados a poses o reconfiguraciones del robot móvil que aseguren (dentro de un rango permitido) el contacto llanta-suelo sin afectar el confort. Finalmente, se presentan los resultados de la validación del trabajo en un entorno virtual configurable para emular las características propias de diferentes terrenos agrícolas tanto en textura, fricción e irregularidades.

The present research develops an LQR (Linear Quadratic Regulator) algorithm in the MATLAB/Simulink environment to simulate the control of the active suspension of a mobile robot applicable to agricultural beds in the La Libertad region. The purpose of the LQR algorithm is to improve the response of the active suspension of the robot with respect to a passive suspension in the scenario of maintaining tire-ground contact without affecting the comfort of movement. The methodology proposed in this research quantitatively associates the pitch and roll angles (roll and pitch) of the mobile robot. That is, the LQR algorithm governs the active suspension such that values of the roll and pitch angles associated with poses or reconfigurations of the mobile robot are obtained that ensure (within a permitted range) tire-ground contact without affecting comfort. Finally, the results of the validation of the work are presented in a configurable virtual environment to emulate the characteristics of different agricultural lands in terms of texture, friction and irregularities.