چارچوب كنترلي زمان-متناهي تركيبي براي ربات‌‌ اسكلت بيروني با استفاده از رويكرد كنترل غيرخطي مقاوم-تطبيقي

در اين مقاله با استفاده از رويكرد كنترل غيرخطي مقاوم-تطبيقي‎، ساختار كنترلي تركيبي جديدي براي حل مسئله‎ رديابي زمان-متناهي ربات‎ اسكلت بيروني (با وجود اصطكاك ناشناخته، نامعيّني پارامتري، عدم‏ قطعيّت مدل ‏سازي و گشتاور انساني نامعلوم) ارائه مي‎ گردد تا جابجايي ‎هاي زاويه ‏اي مفاصل اين نوع ربات‎ بعد از گذشت مدّت زمان متناهي دقيقاً به مسيرهاي موردنظر برسند. در اين راستا، ابتدا مدل غيرخطي كاملي براي توصيف رفتار ديناميكي ربات‌ اسكلت بيروني ارائه شده و ثابت ‏هاي فيزيكي (هم ‎چون جرم، طول و ممان اينرسي بازوها) همگي نامعلوم فرض مي‎ گردند. علاوه بر اين، نيروهاي اصطكاك نامعلوم، عدم ‏قطعيّت مدل ‏سازي و گشتاورهاي انساني نامعلوم (در قالب اغتشاش خارجي) به صورت عبارت ‎هاي جمعي به مدل اضافه گرديده ‎اند. بخش ‎هايي از مدل كه شامل ثابت ‎هاي فيزيكي نامعلوم و نيروهاي اصطكاك ناشناخته هستند به صورت دو فرم جداگانه‎ رگرسوري خطي در پارامتر نوشته مي‎ شوند. در ادامه، كنترل‌ كننده ‌‎هاي غيرخطي مقاوم-تطبيقي به گونه ‎اي طرّاحي مي‏ شوند كه در حضور عوامل نامطلوب مورد اشاره، هدف رديابي زمان-متناهي براي ربات اسكلت بيروني برآورده شده و پايداري زمان-متناهي كلّي سيستم حلقه-‎بسته‎ تضمين گردد. در ساختار كنترلي تركيبي پيشنهادي، از تلفيق راهكار كنترل مد لغزشي پاياندار (شامل سطوح لغزشي غيرخطي نوآورانه) و قوانين تطبيقي زمان-متناهي استفاده مي ‏شود. اين قوانين به منظور تخمين ثابت ‎هاي فيزيكي مدل، ضرايب نامعلوم نيروهاي اصطكاكي، گشتاورهاي انساني نامعلوم و كران بالاي نرم اقليدسي بردار اغتشاش خارجي به كار گرفته مي ‎شوند. تحليل ‎هاي رياضياتي مقاله نشان مي ‎دهد كه پاسخ‎هاي زماني همه‎ ي تخمين ‎ها بعد از سپري شدن زمان متناهي، دقيقاً به مقادير ثابت همگرا خواهند شد. در انتها، ساختار كنتر‌لي غيرخطي پيشنهادي بر روي يك نوع ربات اسكلت بيروني دو درجه آزادي مورد شبيه‌ سازي قرار مي‌گيرد تا درستي عملكرد و كارايي آن‎ آشكار گردد.