كنترل مود لغزشي تطبيقي ربات متحرك

Adaptive sliding mode control for a mobile robot

با توجه به ديناميك غيرخطي ربات هاي متحرك چرخدار و حضور عدم قطعيت، از كنترل مود لغزشي استفاده مي شود. با اين وجود، كنترل مود لغزشي با مشكل انتخاب حدود عدم قطعيت و وجود لرزش سيگنال كنترل مواجه است كه عملكرد سيستم كنترل را تضعيف مي نمايند. براي بهبود عملكرد، اين مقاله كنترل نوين مود لغزشي تطبيقي را ارايه مي نمايد. نوآوري مقاله در ارايه مدل جديدي از ربات در فضاي حالت و بكارگيري رويكرد كنترل ولتاژ است. موتورها نيز در سيستم رباتيك منظور شده اند. در طرح هاي قبلي كه مبتني بر رويكرد كنترل گشتاور هستند ديناميك موتورها لحاظ نشده اند. در طرح پيشنهادي، حدود عدم قطعيت به صورت تطبيقي تعيين مي گردد و لرزش سيگنال كنترل بهبود مي يابد. روش پيشنهادي مبتني بر تيوري پايداري لياپانوف بوده و پايداري سيستم كنترل را تضمين مي نمايد. بعلاوه، از الگوريتم بهينه-سازي گروه ذرات، به منظور يافتن پارامترهاي بهينه سيستم كنترل استفاده مي شود. كنترل كننده نسبت به اغتشاش خارجي و ديناميك هاي مدل نشده نيز مقاوم است. نتايج شبيه سازي برتري روش پيشنهادي را نسبت به روش كنترل مود لغزشي مرسوم نشان مي دهد.

Sliding mode control isused for a wheeled mobile robot due to the nonlinear dynamics and presence of uncertainty. However, sliding mode control has the chattering problem and difficulty in finding the bounds of uncertainty which degrade the control performance.To improve the performance, this paper presents a novel adaptive sliding mode control for a wheeled mobile robot. The novelties of this paper are to derive a novel state-space model and the use of voltage control strategy in the control design. In addition, motors are included in the control design whereas the electrical dynamics of motors are not considered in the torque-based control approaches. In the proposed design, the bounds of uncertainty are determined adaptively. As a result, the chattering problem is reduced. The proposed approach is based on the Lyapunov theory, thereby guarantees the stability of control system. In addition, the particle swarm optimization for finding the optimal design parameters is used. The proposed control approach is free from the model parameters and robust against the external disturbances and unmodeled dynamics. Simulation results show the superiority of the adaptive sliding mode over the conventional sliding mode for the control of the mobile robot.