Descripción:
Este trabajo analiza el uso de un modelo de orden fraccional para diseñar una estrategia de control predictivo de modelo (MPC) para un robot Khepera IV. El robot Khepera IV es un robot móvil comercial que se utiliza en diversas aplicaciones, como exploración, vigilancia y educación. El modelo de orden fraccional captura la dinámica del robot Khepera IV con mayor precisión que los modelos convencionales de orden entero, lo que permite un control más preciso del movimiento del robot. El diseño del controlador MPC implica varios pasos, incluida la formulación de la función de coste, la selección del horizonte de predicción y el ajuste de los parámetros de control. La función de coste penaliza las desviaciones de la trayectoria deseada considerando las restricciones del movimiento del robot. El horizonte de predicción determina el número de pasos de tiempo futuros en el problema de optimización, equilibrando el equilibrio entre la eficiencia computacional y el rendimiento del control. Los parámetros de control se ajustan para optimizar el rendimiento del controlador en diferentes condiciones de funcionamiento. El modelo de orden fraccional se construye utilizando la caja de herramientas FOMCON en MATLAB, la cual permite modelar y simular sistemas de orden fraccional utilizando una interfaz de fácil uso. El controlador MPC se implementa desarrollando una función de costo con un operador de orden fraccional para minimizar la diferencia entre la trayectoria deseada y la predicción. El rendimiento del controlador MPC se evalúa a través de estudios de simulación, donde el robot sigue una trayectoria predefinida mientras evita obstáculos. Los resultados muestran que el controlador MPC que usa el modelo de orden fraccional supera a los controladores convencionales de orden entero, logrando un control de movimiento más suave y preciso. El enfoque propuesto proporciona un marco prometedor para el diseño de controladores MPC para robots móviles, con aplicaciones potenciales en robótica, automatización e ingeniería de control. Palabras Clave: Modelo de Orden Fraccional, Modelo de Control Predictivo, Robots Móviles, Sistemas de Control.