کنترل فازی تطبیقی بازوی رباتیک سیار

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استاد کنترل، دانشکده مهندسی برق و رباتیک، دانشگاه شاهرود، شاهرود

2 کارشناس ارشد رباتیک،دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شاهرود، شاهرود

چکیده

بازوی رباتیک سیار با ویژگی­های اثر متقابل بین بازو و بدنه متحرک ربات، قید­های هولونومیک و غیرهولونومیک، دینامیک چند متغیره و غیرخطی، یک سیستم پیچیده است و کنترل آن با اغتشاش خارجی، عدم قطعیت پارامتری و دینامیک مدل­نشده مواجه می­شود. از این رو، بکارگیری سیستم­ کنترل فازی تطبیقی بخاطر توانمندی غلبه بر عدم قطعیت و تقریب توابع غیرخطی بر پایه قضیه تقریب عمومی برای کنترل موقعیت ربات پیشنهاد می­شود. با این وجود، خطای تقریب سیستم فازی، موجب می­شود که همگرایی مجانبی خطای ردگیری موقعیت به صفر محقق نشود.این مقاله، روش نوینی برای کنترل فازی تطبیقی بازوی رباتیک سیار ارائه می‌نماید. نوآوری مقاله در جبران خطای تقریب سیستم فازی برای همگرایی مجانبی در ردگیری مسیر مطلوب با حضور عدم قطعیت­هاست. برای این منظور، سیستم حلقه بسته در فضای خطا، به سیستم خطی با قطب‌هایبا بخش منفیمیل می‌کند. طرح کنترل، از دو بخش کنترل سینماتیکی و کنترل دینامیکی تشکیل می‌شود. مزایای طرح پیشنهادی، سادگی در طراحی و عملکرد مناسب در ردگیری مسیر مطلوب درحضور عدم قطعیت­هاست. پایداری سیستم کنترل و همگرایی به مسیر مطلوب، توسط روش لیاپانوف اثبات می­شود. نتایج شبیه‌سازی،برتری طرح پیشنهادی را نسبت به روش کنترل تطبیقی مقاوم نشان می­دهد.

موضوعات


[1] White GD, Bhatt RM, Krovi VN (2007) Dynamic redundancy resolution in a nonholonomic wheeled mobile manipulator. Robotica 25(2): 147–156.

[2] Boukattaya M, Jallouli M, Damak T (2012) On trajectory tracking control for a nonholonomic mobile manipulators with dynamic uncertainties and external torque disturbances. Robot Auton Syst 60(12): 1640–1647.

[3] Boukattaya M, Damak T, Jallouli M (2011) Robust adaptive control for mobile manipulators. Int J Autom Comput 8(1): 8–13.

[4] Das T, Kar IN (2006) Design and implementation of an adaptive fuzzy logic-based controller for wheeled mobile robots. IEEE Trans Control Syst Technol 14(3): 501–510.

[5] Chen N, Song F, Li G, Sun X, Ai C (2013) An adaptive sliding mode backstepping control for the mobile manipulator with nonholonomic constraints. Commun Nonlinear Sci Numer Simul 18(10): 2885–2899.

[6] White GD, Bhatt RM, Tang CP, Krovi VN (2009) Experimental evaluation of dynamic redundancy resolution in a nonholonomic wheeled mobile manipulator. IEEE/ASME Trans Mechatronics 14(3): 349–357.

[7] Yamamoto Y, Yun X (1996) Effect of the dynamic interaction on coordinated control of mobile manipulators. IEEE Trans Robotics and Automation 12(5): 816–824.

[8] Li Z, Ge SS, Ming A (2007) Adaptive robust motion/force control of holonomic-constrained nonholonomic mobile manipulators. IEEE Trans Systems Man Cybern Part B 37(3): 607–616.

[9] Li Z, Yang Y, Li J (2010) Adaptive motion/force control of mobile under-actuated manipulators with dynamics uncertainties by dynamic coupling and output feedback. IEEE Trans Control Syst Technolology 18(5): 1068–1079.

[10] Sun F, Sun Z, Feng G (1999) An adaptive fuzzy controller based on sliding mode for robot manipulators. IEEE Trans Syst Man Cybern Part B   29(5): 661–667.

[11] Fateh MM, Fateh S (2012) Decentralized direct adaptive fuzzy control of robots using voltage control strategy. Nonlinear Dyn 70(3): 1919–1930.

[12] Fateh MM (2010) Robust fuzzy control of electrical manipulators. J Intel Robot Syst 60(3-4): 415–434.

[13] Park CW, Park M (2004) Adaptive parameter estimator based on T–S fuzzy models and its applications to indirect adaptive fuzzy control design. Information Sciences 159(1): 125–139.

[14] Fateh MM, Khorashadizadeh S (2012) Robust control of electrically driven robots by adaptive fuzzy estimation of uncertainty. Nonlinear Dyn 69(3): 1465–1477.

[15] Liu Y, Li Y (2006) Dynamic modeling and adaptive neural-fuzzy control for nonholonomic mobile manipulators moving on a slope. Int J Control Autom Syst 4(2): 197.

[16] Li Z, Chen W (2008) Adaptive neural-fuzzy control of uncertain constrained multiple coordinated nonholonomic mobile manipulators. Eng Appl Artifl Intel 21(7): 985–1000.

[17] Lin S, Goldenberg AA (2001) Neural-network control of mobile manipulators. IEEE Trans Neural Networks 12(5): 1121–1133.

[18] Siciliano B, Khatib O (2008) Springer handbook of robotics, Springer.

[19] Sarkar N, Yun X, Kumar V (1994) Control of Mechanical Systems With Rolling Constraints Application to Dynamic Control of Mobile Robots. Int J Robot Research 13(1): 55–69.

[20] Kanayama Y, Kimura Y, Miyazaki F, Noguchi T (1990) A stable tracking control method for an autonomous mobile robot. Proc IEEE Conf on Robotics Automation 13-18 Cincinnati, OH.