كنترل گام به عقب تطبيقي ربات اسكارا 4 درجه آزادي در حضور نامعيني

Adaptive Backstepping Control for 4 DOF SCARA Robot in Presence of Uncertainties

از آنجا كه ديناميك حاكم بر ربات، داراي معادلات غيرخطي است، براي دستيابي به رديابي مناسب و همگرايي مجانبي، استفاده از روش هاي كنترل غيرخطي بسيار سودمند است. در اين مقاله، براي كنترل ربات اسكارا در حضور نامعيني از روش گام به عقب استفاده شده است. روش گام به عقب، تكنيك سيستماتيك بر پايه لياپانوف جهت طراحي يك سيستم كنترل پايدار براي سيستم هاي ديناميكي غيرخطي است. از آنجايي كه در عمل اغتشاشات و عدم قطعيت هاي مختلفي در سيستم وجود دارد، نياز است كه كنترلر طراحي شده در برابر اين عدم قطعيت-ها و اغتشاشات مقاوم باشد؛ بنابراين در اين تحقيق، با استفاده از روش گام به عقب انتگرالي، يك كنترل كننده پايدار جهت رديابي مسير براي سيستم غيرخطي ربات اسكارا طراحي و پايداري آن برمبناي تيوري لياپانوف اثبات شده است. با توجه به اينكه در عمل پارامترهاي جرم و اينرسي ربات به صورت دقيق مشخص نمي باشند، با اضافه كردن كنترل كننده تطبيقي، كنترل كننده گام به عقب تطبيقي براي سيستم مورد مطالعه طراحي و به اين وسيله تخمين پارامترهاي نامعلوم براي استفاده در كنترلر انجام شده و شبيه سازي سيستم با توجه به كنترلرهاي طراحي شده روي ربات اسكارا با سه مفصل دوراني و يك مفصل كشويي صورت پذيرفته است. نتايج نشان داد كه روش گام به عقب، انتخاب مناسبي در حضور عدم قطعيت پارامتري و اغتشاشات خارجي است.

Since the robot dynamic equations contain non-linear parameters, non-linear control techniques could be a logical choice to achieve a proper tracking and asymptotic convergence. According to this principle, in this work, the backstepping control method is applied to control a SCARA robot in the presence of uncertainties. The backstepping control method is a systematic technique used for designing stable non-linear control systems based on the Lyapunov stability criterion. In practice, the proposed controller should be robust to overcome the disturbances and uncertainties. Therefore, in this work, using the integrated back-stepping method, a stable controller of a SCARA robot is designed with the aim of tracking trajectory. With respect to that, since the mass and inertia of the robot can not be determined practically, an adaptive backstepping controller is implemented in order to estimate the unknown parameters of the system. These controllers are simulated considering the SCARA robot with three rotational and one prismatic joints. The results of the backstepping method in the presence of external disturbances, and without it, reveal that the backstepping method is a right choice for both cases.