کنترل حالت لغزشی فازی تطبیقی بازوی رباتیک در فضای کار با راهبرد کنترل ولتاژ

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استاد کنترل، دانشگاه شاهرود، دانشکده برق و رباتیک

2 کارشناس ارشد کنترل، دانشگاه شاهرود، دانشکده برق و رباتیک

3 دکتری کنترل، دانشگاه شاهرود، دانشکده برق و رباتیک

چکیده

محرکه‌های ربات در فضای مفصلی کار می‌کنند ولی مجری نهایی ربات در فضای کار کنترل می‌شود. به همین دلیل، در طراحی سیستم کنترل بازوی رباتیک در فضای کار از ماتریس ژاکوبین برای تبدیل فضای مفصلی به فضای کار استفاده می‌شود. استفاده از ماتریس ژاکوبین غیر دقیق در قانون کنترل و حضور عدم قطعیت‌ها شامل عدم قطعیت‌ پارامتری، دینامیک مدل نشده و اغتشاش خارجی، باعث تضعیف عملکرد سیستم کنترل می‌شود. در این مقاله، برای نخستین بار طرح کنترل حالت لغزشی فازی تطبیقی غیر متمرکز با راهبرد کنترل ولتاژ در فضای کار برای بازوی رباتیک ارائه می‌گردد. این طرح کنترلی ساده بوده و به مدل ربات بستگی ندارد و در برابر عدم قطعیت‌ها مقاوم است. این مزایا به دلیل استفاده از روش کنترل ولتاژ به جای روش مرسوم کنترل گشتاور به دست آمده‌است. سیستم مورد مطالعه، یک بازوی هنرمند مجهز به موتورهای DC مغناطیس دائم می‌باشد. به منظور تایید روش پیشنهادی، تحلیل پایداری و نتایج شبیه‌سازی و مقایسه با یک روش مبتنی بر گشتاور ارائه می‌شوند. نتایج شبیه سازی کارآمدی روش پیشنهادی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kelley R, Santibanez V and Loria A (2005) Control of robot manipulators in joint space. Springer, London, UK.

[2] Luh JYS (1983) Conventional controller design for industrial robots-a tutorial. IEEE Trans Syst Man Cybern, 13(3): 298-316.

[3] Paul RP (1981), Robot manipulators, mathematics, programming and control. MIT Press.

[4] Spong MW, Hutchinson S, Vidyasagar M (2006) Robot modeling and control. John Wiley and Sons Inc., NY.

[5] Gilbert E and Ha I (1984), An approach to nonlinear feedback control with applications to robotics. IEEE Trans Syst Man Cybern 14: 879-844.

[6] Freund E (1982) Fast nonlinear control with arbitrary pole-placement for industrial robots and manipulators. Int J Robotics Res 1: 65-78.

[7] Cai L, Song G (1994) Joint stick-slip friction compensation of robot manipulators by using smooth robust controllers. J Robotic Systems 11(6): 451-470.

 [8] Abdallah C, Dawson D, Dorato P, Jamshidi M (1991) Survey of robust control for rigid robots. IEEE Control Syst Mag 11(2): 24–30.

[9] Dawson DM, Qu Z, Lewis FL (1992) Hybrid adaptive-robust control for arobot manipulator. Int J Adap Cont Signal Proc 6: 537-545.

[10] Yu H, Lioyd S (1997) Variable structure adaptive control of robot manipulators. IEE Proc Contr Theory Appl 144(2): 167-176.

[11] Young K (1978) Controller design for a manipulator using theory of variable structure system.  IEEE Trans Systems Man Cybern 8: 101-109.

[12] Slotine JJE, Sastry SS (1983) Tracking control of nonlinear systems using sliding surfaces with application to robot manipulator. Int J Control 38: 465-492.

[13] Su CY, Stepanenko Y (1994) Adaptive sliding mode control of robot manipulators: general sliding manifold case, Automatica. 30(9): 1497-1500.

[14] Baicu C Rahn C, Dawson D (1998) Backstepping boundary control of flexible link electrically driven gantry robots. IEEE/ASME Trans Mechatronics 3(1): 60-66.

[15] Wang LX (1996) A course in fuzzy systems and control. Prentice Hall, Englewood Cliffs.

[16] Lim CM, Hiyama T (1991) Application of fuzzy logic control to amanipulator. IEEE Trans Robot Autom 1(5): 688-691.

[17]Hwang JP, Kim E (2006) Robust tracking control of an electrically driven robot: adaptive fuzzy logic approach. IEEE Trans Fuzzy Syst 14(2): 232–247.

[18] Abdel Badie S, Shaaban Ali S (2011) An adaptive fuzzy sliding mode control scheme for robotic systems. Intell Control Autom 2(4): 299-309.

[19] Ho HF, Wong YK, Rad AB (2007) Robust fuzzy tracking control for robotic manipulators. Sim Mod Pract Theory 15(7): 801-816.

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

[21] Fateh MM, Soltanpour MR (2009) Robust task-space control of robot manipulators under imperfect transformation of control space. Int J Innov Comput I 5(11A): 3949-3960.

[22] Fateh MM, Shahrabi Frahani S, Khatamianfar A (2010) Task space control of a welding robot using a fuzzy coordinator. Int J Control Autom Syst 8(3): 574-582.

[23] Fateh MM (2008) On the voltage-based control of robot manipulators. Int J Control Autom Syst 6(5): 702-712.

[24] Hu Q-I,  Wang Z, Gao H  (2008) Sliding mode and shaped input vibration control of flexible systems. IEEE Trans Aerosp Electr Syst 44(2): 503-519.