Neuro-adaptive hierarchical sliding mode control for a 3-wheeled mobile robot with disturbance rejection

• Autores: Vizarreta Mamani, Jose Carlos, Vera Huamani, Bladimir Leonel
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/20551
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12773/20551
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Control por modos deslizantes; Control jerárquico; Control adaptativo; Robot móvil; Seguimiento de trayectorias; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.02.01

Una alta precisión de seguimiento y una rápida convergencia son características esenciales en el control de robots móviles con ruedas para aplicaciones de navegación autónoma. Sin embargo, el diseño de un sistema de control para estos robots enfrenta desafíos significativos debido a la complejidad inherente de su dinámica no lineal y a su naturaleza no holonómica y subactuada. Este artículo presenta un nuevo marco de control para el seguimiento de trayectorias de un robot móvil de tres ruedas (3WMR), considerando perturbaciones internas y externas. Para abordar la dinámica no lineal incierta y no holonómica subactuada del 3WMR, se propone una estrategia de **Control Jerárquico Adaptativo Rápido por Modo Deslizante Terminal** (AHFTSMC, por sus siglas en inglés). En este enfoque, un esquema de red neuronal adaptativa ajusta en tiempo real los coeficientes de la superficie deslizante para minimizar los errores de seguimiento y mitigar el fenómeno de vibraciones (chattering). Además, se diseña un **Observador de Perturbaciones en Tiempo Finito** (FTDO) para estimar y compensar con precisión las perturbaciones agrupadas desconocidas, lo que ayuda a mejorar la capacidad de rechazo de perturbaciones. La estabilidad del sistema en lazo cerrado se demuestra utilizando la teoría de Lyapunov. El enfoque de control propuesto se valida mediante simulaciones numéricas, y se realiza un análisis comparativo con controladores jerárquicos por modo deslizante recientes. Los resultados demuestran que el enfoque propuesto logra un rendimiento superior en términos de rápida convergencia y precisión de seguimiento, características cruciales para la navegación autónoma de robots móviles.