كنترل امپدانس مقاوم ربات توان‌بخش زانو با ضرايب فازي

Robust Impedance Control of a Lower-Limb Rehabilitation Robot using Fuzzy Parameters

اين مقاله‏ طرح نويني براي كنترل امپدانس مقاوم ربات توان‌بخش زانو با ضرايب فازي و استفاده از راهبرد كنترل ولتاژ ارايه مي‌نمايد. انتخاب ضرايب امپدانس همواره يك چالش بوده است كه در طرح پيشنهادي توسط سيستم‌هاي فازي تعيين مي‌گردند. طرح نوين كنترل امپدانس پيشنهادي به مدل ديناميكي ربات وابسته نيست. طراحي كنترل كننده بر اساس راهبرد كنترل ولتاژ بوده و متفاوت با طراحي رايج مبتني بر راهبرد كنترل گشتاور است. طرح پيشنهادي در مقايسه با طرح‌هاي مبتني بر راهبرد كنترل گشتاور، ساده تر با محاسبات كمتر و موثرتر است. بعلاوه، در طراحي كنترل كننده به محركه هاي ربات نيز توجه مي‌شود. روش كنترل امپدانس پيشنهادي با بكارگيري روش گراديان نزولي به صورت مقاوم تطبيقي براي غلبه بر عدم قطعيت عمل مي كند. مكانيزم تطبيق پيشنهادي به خوبي مي‌تواند بر عدم قطعيت‌ها در اجراي قانون امپدانس غلبه كند. پايداري سيستم كنترل اثبات مي شود و كارايي و برتري روش كنترل امپدانس مقاوم با ضرايب فازي را بر روش كنترل امپدانس مقاوم با ضرايب ثابت توسط نتايج شبيه سازي نشان داده مي‌شود.

This work presents a novel design for the robust impedance control of a lower-limb rehabilitation robot using the fuzzy parameters and voltage control strategy. Selecting the impedance parameters has been a challenge, and thus they are given by fuzzy systems in the proposed design. Compared with the earlier designs, the novel impedance control approach is not dependent on the mechanical model of robots. Designing the controller is based upon the voltage control strategy, which differs from the common torque control strategy. Compared with the designs based upon the torque control strategy, it is simpler, less computational, and more effective. Moreover, the controller considers the actuators. The proposed approach is robust-adaptive against uncertainties using a gradient decent algorithm. The stability of the control system is proven, and the efficiency and superiority of the robust impedance control with fuzzy parameters over the control with constant parameters are shown by the simulation results.