Diseñan nuevos algoritmos de control para aplicar en robots humanoides

Los controladores estándar empleados en los procesos industriales tienen, por lo general, acciones de control derivativas e integrativas de órdenes prefijados y enteros. En cambio, el nuevo tipo de controlador propuesto por los investigadores de la a Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) se basa en una generalización de estos órdenes enteros a otros no enteros, llamados fraccionarios, lo que permite aumentar el número de parámetros del controlador que se pueden sintonizar. "Este tipo de controladores se caracterizan por tener derivadas e integrales de orden fraccionario (0.7 ó 1.8, por ejemplo), por lo que se trata de controladores más versátiles que permiten conseguir un mayor número de especificaciones de diseño", indica la autora principal de la investigación, Concepción A. Monje Micharet, profesora del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la UC3M.

La metodología propuesta por la profesora Monje permite sintonizar este tipo de controladores para una gran variedad de sistemas. "Lo más innovador de este método es que resulta experimental y se sintetiza en pocos y sencillos pasos". Las aplicaciones de este tipo de controladores son innumerables, según los investigadores, que los han implementado en áreas como la regulación de sistemas de nivel de líquido, el control de servomotores, el manejo de brazos robóticos flexibles, la operación de vehículos aéreos no tripulados y la regulación de sistemas neumáticos, entre otros ejemplos.

"Estos controladores pueden competir en cualquier campo de aplicación", señala Monje, que en la actualidad trata de aplicar este desarrollo al control de estabilidad del robot humanoide TEO, cuyo prototipo está tomando forma en el seno del RoboticsLab de la UC3M.

Ecuaciones sencillas

A la hora de comenzar esta investigación, los científicos realizaron una revisión exhaustiva de las publicaciones e investigaciones existentes sobre cálculo y control fraccionario. Después de ese análisis inicial, definieron los objetivos que buscaban desarrollar, que se encaminaban a proponer un método generalista para la sintonía de controladores fraccionarios que contemplara muy diversos tipos de sistemas a controlar. "Lo más complicado fue desarrollar un método de sintonía que, además de funcionar adecuadamente, lo hiciera con serias restricciones computacionales", explican. Y es que una de las ventajas del método es que emplea para su resolución ecuaciones lineales muy sencillas y rápidas de computar, por lo que puede implementarse de manera sencilla en cualquier dispositivo lógico programable.

La autora principal de la investigación, Concepción A. Monje Micharet, ha sido galardonada recientemente por este trabajo con el premio de la IFAC (International Federation of Automatic Control) al mejor paper de los últimos tres años (2008-2010) de la revista Control Engineering Practice. El estudio, desarrollado por la investigadora en la Universidad de Extremadura y con la colaboración de la Universidad de Castilla La Mancha y la Universidad Estatal de Utah (EEUU), ha recibido desde su publicación más de medio centenar de citaciones.