کنترل گام به عقب تطبیقی ربات اسکارا 4 درجه آزادی در حضور نامعینی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک

3 کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده

از آنجا که دینامیک حاکم بر ربات، دارای معادلات غیرخطی است، برای دستیابی به ردیابی مناسب و همگرایی مجانبی، استفاده از روش‌های کنترل غیرخطی بسیار سودمند است. در این مقاله برای کنترل یک ربات اسکارا در حضور نامعینی از روش گام به‌عقب استفاده شده‌است. روش گام به عقب یک تکنیک سیستماتیک بر پایه لیاپانوف جهت طراحی یک سیستم کنترل پایدار برای سیستم‌های دینامیکی غیرخطی است. از آنجایی که در عمل اغتشاشات و عدم قطعیت‌های مختلفی در سیستم وجود دارد، نیاز است که کنترلر طراحی شده در برابر این عدم قطعیت‌ها و اغتشاشات مقاوم باشد. بنابراین در این تحقیق، با استفاده از روش گام به عقب انتگرالی، یک کنترل‌کننده پایدار جهت ردیابی مسیر برای سیستم غیرخطی ربات اسکارا طراحی و پایداری آن برمبنای تئوری لیاپانوف اثبات شده‌است. با توجه به اینکه در عمل پارامترهای جرم و اینرسی ربات به‌صورت دقیق مشخص نمی‌باشند، با اضافه کردن کنترل‌کننده تطبیقی، کنترل‌کننده گام به عقب تطبیقی برای سیستم مورد مطالعه طراحی شده و به این وسیله تخمین پارامترهای نامعلوم برای استفاده در کنترلر انجام شده و شبیه‌سازی سیستم با توجه به کنترلرهای طراحی شده بر روی ربات اسکارا با سه مفصل دورانی و یک مفصل کشویی صورت پذیرفته است. نتایج نشان داد که روش گام به عقب، انتخاب مناسبی در حضور عدم قطعیت پارامتری و اغتشاشات خارجی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Nganga-Kouya D, Saad M, Lamarche L (2002) Backstepping adaptive hybrid force/position control for robot manipulators. Proceedings of the American Control Conf Anchorage 6(10): 4595-4600.

[2] ZH Jiang, T Ishida (2007) Trajectory tracking control of industrial robot manipulators using a neural network controller. IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics 2390-2395.

[3] Urrea C, Kern J (2012) Modeling, simulation and control of a redundant SCARA-Type manipulator robot. Int J Adv Robotic Sy 9: 1-14

[4] Ibrahim BSKK, Zargoun AMA (2014) Modelling and control of SCARA manipulator. PCS 42: 106-113.

[5] Dessaint LA, Maarouf  S, Bernard H, Kamal A, (1992)  An adaptive controller for a direct-drive scara robot. IEEE T Ind Electron 105-111.

[6] Rascon R, Rosas D,  Moreno L (2013) Tracking and force control of a Scara robot under a constraint using sliding mode control. CNCA 604-609.

[7] Zhou J, Wen C (2008) Adaptive backstepping control of uncertain systems. Springer.

[8] Krstić M, Kanellakopoulos I, Kokotović P (1995) Nonlinear and adaptive control design. Wiley.

[9] Astrom KJ, Wittenmark B (1995) Adaptive control. Addison-Wesley Publishing Company.

[10] Li Y, Tong S, Li T (2013)  Adaptive backstepping control for a single-link flexible robot manipulator driven DC motor. Hammamet 483-494.

[11] Yang X, Sam GS (2014)  Backstepping control and active vibration control for a free-flying space robot with rigid-flexible links by singular perturbation approach. IEEE International Conference on Information and Automation Hailar 164- 169.

[12] Wang L, Lu Z, Liu X, Liu K, Zhang D (2008) Adaptive control of a parallel robot via backstepping technique. Int J Syst Contr Comm 6(1): 84-96. 

[13] Nganga-Kouya D, Saad M, Lamarche L, Khairallah C (2001)  Backstepping adaptive position control for robotic manipulators.  Proc ACC, Arlington, 636-640.

[14] Hu Q, Xu L, Zhang A (2012) Adaptive backstepping trajectory tracking control of  robot  manipulator. J Franklin Institute 349: 1087-1105.

[15] Wei Y, Hou L, Sun Z, Jia F, Li (2013) Backstepping adaptive fuzzy scheme for SCARA GRB400 robot. Telkomnika 11(8): 4229-4237. 

[16] Lotfazar A, Eghtesad M, Mohseni M (2003) Integrator backstepping control of a 5 dof robot manipulator with cascaded daynamics. IJE 16(4): 373-383.

[17] Wai RJ  (2014) Design of fuzzy-neural-network inherited backstepping control for robot manipulator including actuator dynamics. IEEE Trarns on Fuzzy Systems 22(4): 709-722.

[18] Piltan F, Sulaiman N, Jalali A, Siamak S, Nazari I (2011) Artificial Robust control of robot arm: design a novel SISO backstepping adaptive lyapunov based variable structure control. IJCAS 4(4): 91-110.

[19] Wei Y, Zhang J, Hou L, Jia F, Chang Q (2013) Backstepping adaptive fuzzy control for two-link robot manipulator. Int J Comput Sci Issues 10(2): 303-308.

[20] Harkegrad O (2001) Flight control design using  backstepping.  Ph.D Dissertation, Dept. of Elect. Eng, Linkopings Universitet, Linkoping, Sweden.