کنترل موقعیت یک روبات دو لینکی با استفاده از کنترل کننده فیدبک خروجی دینامیکی فازی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی برق، پزشکی و مکاترونیک، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، اصفهان، ایران

چکیده

روبات بندباز یک روبات سطحی دو لینکی زیر فعال در صفحه عمودی با یک محرک در قسمت آرنج و یک مفصل شانه­ای فعال است که رفتار یک انسان آکروبات باز را تقلید می­کند. به منظور غلبه بر دو مسئله چالش برانگیز کنترل این نوع روبات یعنی تاب خوردن و تعادل، کنترل­ کننده فیدبک خروجی دینامیکی در این تحقیق طراحی شده است. روش فیدبک خروجی دینامیکی به­ منظور کنترل بهینه سیستم غیرخطی روبات آکروبات استفاده شده است. همچنین، رویکرد پیشنهادی با کنترل‌کننده فازی جهت بهینه‌سازی و به‌روز نمودن پارامترهای کنترلی ترکیب می‌گردد. نتایج حاصل از شبیه­ سازی­ها، عملکرد مناسب کنترل­کننده پیشنهادی را در حالات وجود و یا عدم وجود نویز و اغتشاشات نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Yoo, D. S., "Modeling and Control of an Acrobot using MATLAB and Simulink", World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering Vol. 9, No. 6, pp. 1031-1034, (2015).
[2] Brown, S. C., and Passino, K. M., "Intelligent Control for an Acrobot", Journal of Intelligent and Robotic Systems Vol. 18, No. 3, pp. 209-248, (1997).
[3] Soleimanzad, H., Bosche, J., Dahmane, M., and El Hajjaji, A., "Dynamic Output Feedback Control for a Micro Wind Turbine", Energy Procedia, Vol. 83, pp. 350-359, (2015).
[4] Wang, Z., and Burnham, K. J., "LMI Approach to Output Feedback Control for Linear Uncertain Systems with D-stability Constraints", Journal of Optimization Theory and Applications, Vol. 113, No. 2, pp. 357-372, (2002).
[5] Zhang, W., Zhao, Y., Abbaszadeh, M., and Ji, M., "Full-order and Reduced-order Exponential Observers for Discrete-time Nonlinear Systems with Incremental Quadratic Constraints", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control Vol. 141, No. 4, pp. 041005,  2019).
[6] Anderle, M., and Čelikovský, S., "Stability Analysis of the Acrobot Walking with Observed Geometry", IFAC Proceedings Vol. 44, No. 1, pp. 1046-1051, (2011).
[7] He, B., Zhang, P., Liu, W., and Tang, W., "Dynamics Analysis and Numerical Simulation of a Novel Underactuated Robot Wrist", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 231, No. 12, pp. 2145-2158, (2017).
[8] Zikmund, J., and Moog, C. H., "The Structure of 2-bodies Mechanical Systems", In Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 6454-6459, San Diego, CA, USA, (2006).
[9] Jafari, R., Mathis, F. B., and Mukherjee, R., "Swing-up Control of the Acrobot: An Impulse- Momentum Approach", In Proceedings of the 2011 American Control Conference, pp. 262- 267, San Francisco, CA, USA, (2011).
[10] حبیب نژاد کورایم، محرم، علمداری، علی اکبر، "کنترل ربات با استفاده از روش های کنترل غیر خطی و شبکه عصبی"، دومین کنفرانس بین المللی و هشتمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید، (1386).
[11] Wang, C., "Modeling and Adaptive Control for Multirotor Subject to Thruster Dynamics", IEEE Access, Vol. 7, pp. 44503-44513, (2019).
[12] Tran, H. C., Tran, V. D., Le, T. T. H., and Nguyen, M. T., "Genetic Algorithm Implementation for Optimizing Linear Quadratic Regulator to Control Acrobat Robotic System", Robotica and Management, Vol. 23, No. 1, pp. 31-36, (2018).
[13] Alouache, A., and Wu, Q., "Fuzzy Logic PD Controller for Trajectory Tracking of an Autonomous Differential Drive Mobile Robot", Industrial Robot: An International Journal, Vol. 45, No. 1, pp. 23-33, (2018).
[14] Bonadies, S., Smith, N., Niewoehner, N., Lee, A. S., Lefcourt, A. M., and Gadsden, S. A., "Development of Proportional–integral–derivative and Fuzzy Control Strategies for Navigation in Agricultural Environments", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 140, No. 6, pp. 061007 (6 pages), (2018).
[15] Glushchenko, A. I., Petrov, V. A., and Lastochkin., K. A., "Adaptive Neural Network Based Control of Balancing Robot in Real Time Mode", In CEUR Workshop Proceedings, Vol. 2258, pp. 168-178, (2018).
[16] Ding, Y., Pandala, A., and Park, H. W., "Real-time Model Predictive Control for Versatile Dynamic Motions in Quadrupedal Robots", In 2019 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 8484-8490, (2019).
[17] Betancourt-Vera, J., Castillo, P., Lozano, R., and Vidolov, B., "Robust Control Scheme for Trajectory Generation and Tracking for Quadcopters Vehicles: Experimental Results", In 2018 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), pp. 1118- 1124, (2018).