مدل سازي ديناميكي و كنترل مود لغزشي يك ربات موازي سه درجه آزادي با ساختار 3[P2(US)]

Dynamic Modeling and Sliding Mode Control of a Three DOF Parallel Robot with 3[P2(US)] Structure

در اين مقاله، مدل سازي ديناميكي و كنترل يك ربات موازي با سه درجه آزادي انتقالي انجام شده است. با توجه به مقيد بودن سيستم، معادلات قيد بر اساس سينماتيك ربات استخراج و مدل ديناميكي ربات با استفاده از روش لاگرانژ به دست آمده است. به منظور كنترل موقعيت ربات روي مسير طراحي شده، با توجه به عدم قطعيت در مدل ديناميكي استخراج شده، يك كنترل كننده مود لغزشي، طراحي شده كه در مقابل نايقيني هاي مدل مقاوم مي باشد. عملكرد كنترل كننده طراحي شده در شرايط مختلف از جمله در حضور اغتشاش و تغيير پارامترهاي سيستم، شبيه سازي و مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور، پاسخ كنترل كننده مود لغزشي با پاسخ يك كنترل كننده خطي سازي پسخوراند مقايسه شده و تاثير اغتشاش و تغيير پارامترها روي هر دو كنترل كننده نشان داده شده است. همچنين تاثير در نظر گرفتن توابع سطح لغزش متفاوت در عملكرد كنترل مود لغزشي و استفاده از انتگرال خطا بجاي خود خطا بررسي شده است. نتايج نشان مي دهند كه كنترل كننده مود لغزشي پيشنهادي با وجود درنظرگرفتن اغتشاش و عدم قطعيت هاي موجود در مدل، قادر به كنترل حركت ربات موازي روي مسير طراحي شده بوده و داراي عملكرد مطلوبي مي باشد.

In this paper, dynamic modeling and control of a three-degrees-of-freedom parallel robot with pure translational motion is performed. Constraint equations are derived based on the kinematic model of the robot and Lagrange method is applied to derive the dynamic equations. In order to control the robot position on planned reference trajectories, in presence of uncertainties of the dynamic model a sliding mode controller is designed which is robust against the uncertainties and induced noises. Performance of the designed controller is simulated and evaluated in different conditions including the presence of noise and parameters variation. In this regard, a comparison has been made between the response of the proposed sliding mode controller and response of a feedback linearization controller, indicating their capabilities in noise rejection and compensation of parameters variation. Also, the effect of defining different sliding surfaces on the performance of the sliding mode controller, and using the integral of error instead of the error itself, have been studied and examined. Results show that the proposed sliding mode controller has a desirable performance in tracking the reference trajectories in presence of the model uncertainties and noise for this kind of parallel mechanism.