طراحي كنترل گسسته فازي تطبيقي مقاوم براي رديابي مجانبي بازوي ربات هنرمند

Design Discrete Robust Adaptive Fuzzy Control for Asymptotic Tracking of Articulated Robot Manipulator

بازوهاي رباتيك سيستم هاي غيرخطي چندمتغيره با تزويج بالا و انواع عدم قطعيت‌ها مي‌باشند. اگرچه روش‌هاي كنترل مقاوم و تطبيقي به منظور غلبه بر عدم قطعيت‌ها كه شامل عدم قطعيت پارامتري، ديناميك مدل نشده، اغتشاش خارجي و خطاي گسسته‌سازي مي‌باشند، پيشنهاد شده‌اند ولي به دليل پيچيدگي ديناميك‌ ربات با مشكل مواجه هستند. يك سيستم فازي مي‌تواند به عنوان يك تقريب‌گر عمومي براي تقريب هر تابع غيرخطي استفاده شود. از اين ويژگي سيستم‌هاي فازي در طراحي كنترل‌كننده‌هاي فازي تطبيقي به خوبي استفاده شده است. سيستم‌هاي كنترل فازي تطبيقي بر مبناي تضمين پايداري براي بدست آوردن قوانين تطبيق طراحي مي-شوند. از آنجا كه در عمل، قوانين كنترل به‌صورت گسسته پياده‌سازي مي-شوند، در اين مقاله، طراحي كنترل‌كننده‌هاي زمان-گسسته فازي تطبيقي ربات با راهبرد كنترل ولتاژ و تحليل پايداري سيستم‌هاي كنترل پيشنهادي ارائه شده است. در اين مقاله، براي جبران خطاي تقريب سيستم فازي روش جديدي ارائه شده است كه نيازي به انتگرال‌گيري از خطاي ردگيري ندارد. همچنين، قانون كنترل زمان-گسسته فازي تطبيقي با فيدبك موقعيت پيشنهادي، فقط پس خورد موقعيت مفصل را نياز دارد.از طرف ديگر، خطاي تقريب سيستم فازي و خطاي گسسته‌سازي براي رديابي مجانبي مسير مطلوب به خوبي جبران شده است. قانون كنترل فازي تطبيقي مقاوم پيشنهادي بر روي يك ربات هنرمند شبيه‌سازي شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه خطاي ردگيري ناچيز است و مقدار خطاي ردگيري مفصل دوم كه داراي بيشترين خطا است در نقطه پايان زمان شبيه‌سازي حدود راديان مي‌باشد. تطبيق پارامترها به خوبي نشان داده شده و همچنين موتورها رفتار خوبي تحت حداكثر مقدار مجاز ولتاژ دارند.

Robot manipulators are nonlinear multivariable systems with high couplings and various uncertainties. Although, adaptive and robust control methods are suggested to overcome the uncertainties including parametric uncertainty, un-modeled dynamics, external disturbances and discretization error, they face many challenges because of the complexity in robot dynamics. A fuzzy system can be used as a universal approximator for any nonlinear system. This feature has been efficiently used to design the adaptive fuzzy controllers. Adaptive fuzzy control systems are designed based on guaranteeing stability. Since practical implementation of the control law is carried out using digital processors, designing a discrete-time adaptive fuzzy controller for robot manipulators based on the voltage control strategy and proposed control systems stability analysis is suggested in this paper. In this paper, a new method is developed for compensating the approximation error of the fuzzy system which does not needed integration of tracking error. Moreover, the proposed discrete-time adaptive fuzzy with position feedback control law requires feedbacks of joint positions only. On the other hand, the fuzzy system approximation error and the discretization error are well compensated for asymptotic tracking of the desired path. The proposed robust Adaptive Fuzzy control law is simulated on an articulated robot. The simulation results show that the tracking error is negligible and the value of the second joint tracking error with the highest error at the end point of the simulation time is about radians. The parameters are well matched and the motors behave well under the maximum allowable voltage.