كنترل حالت لغزشي فازي تطبيقي بازوي رباتيك در فضاي كار با راهبرد كنترل ولتاژ

Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control of a Robotic Manipulator in Task-Space using Voltage-Control Strategy

محركه هاي ربات در فضاي مفصلي كار مي كنند ولي مجري نهايي ربات در فضاي كار كنترل مي شود. به همين دليل، در طراحي سيستم كنترل بازوي رباتيك در فضاي كار از ماتريس ژاكوبين براي تبديل فضاي مفصلي به فضاي كار استفاده مي شود. استفاده از ماتريس ژاكوبين غير دقيق در قانون كنترل و حضور عدم قطعيت ها شامل عدم قطعيت پارامتري، ديناميك مدل نشده و اغتشاش خارجي، باعث تضعيف عملكرد سيستم كنترل مي شود. در اين مقاله، براي نخستين بار طرح كنترل حالت لغزشي فازي تطبيقي غير متمركز با راهبرد كنترل ولتاژ در فضاي كار براي بازوي رباتيك ارايه مي گردد. اين طرح كنترلي ساده بوده و به مدل ربات بستگي ندارد و در برابر عدم قطعيت ها مقاوم است. اين مزايا به دليل استفاده از روش كنترل ولتاژ به جاي روش مرسوم كنترل گشتاور به دست آمده است. سيستم مورد مطالعه، يك بازوي هنرمند مجهز به موتورهاي DC مغناطيس دايم مي باشد. به منظور تاييد روش پيشنهادي، تحليل پايداري و نتايج شبيه سازي و مقايسه با يك روش مبتني بر گشتاور ارايه مي شوند. نتايج شبيه سازي كارآمدي روش پيشنهادي را نشان مي دهد.

Actuators of a robot operate in the joint-space, while the end-effector of a robot is controlled in the task-space. Therefore, designing a control system for a robotic manipulator in the task-space requires the Jacobian matrix for transforming the joint-space to the task-space. Using an imprecise Jacobian matrix, and the presence of uncertainties degrade the control performance. The uncertainties include the parametric uncertainty, unmodelled dynamics, and external disturbance. In this paper, a novel decentralized adaptive fuzzy sliding mode control approach is presented in the task-space using the voltage-control strategy. The control design is simple, free from model, and robust against the uncertainties. These advantages are due to the use of the voltage-control strategy instead of the commonly used torque-control strategy. The case study is an articulated robot manipulator, driven by permanent magnet DC motors. The stability analysis, simulation results, and comparison with a torque-based control method are presented to verify the effectiveness of the control method. The simulation results show the effectiveness of the proposed control method.