بخشی از مقاله
چکیده: امروزه رباتهای دارای بازوی منعطف در صنعت رواج بسیاری یافته اند اما این رباتها دارای مشکلات و عیوبی از جمله غیر خطی بودن، تعامل بین حلقه ها و انعطاف پذیری در مفصل هستند که مسبب اصلی دینامیک پیچیده خواهند شد.در این مقاله ما سعی می کنیم برای بهبود عملکرد ردیابی این ربات مدلی را ارایه کنیم اما در ابتدا نیاز به داشتن روابط فیزیکی مدل سیستم داریم که با روش های شناسایی مدل مناسب را معرفی میکنیم. ساختار مناسب کنترلر ما PID خود تنظیم بر مبنای منطق فازی میباشد که با روش هوشمند ضرایب یا پارامترهای PID محاسبه میشوند . در پایان مقایسه ای بین کنترلر پیشنهادی و PID ,State Feedback, LQR صورت میگیرد.
مقدمه
در سالهای اخیر کنترل رباتهای صلب به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند و بسیاری از کنترلرهای این رباتها بر این مبنا ظراحی شده اند اما استفاده از این تکنیک ها برای رباتهایی که دارای بازوی منعظف میباشند عملی نیستند و ایجاد ناپایداری میکنند.در طول سالهای اخیر تکنیک های کنترل مدرن زیادی برای روباتهای با بازوی منعطف ارایه شده است.
به طور کلی این رباتها انرژی کمتری استفاده کرده, در فواصل دور در دسترس, حرکتی سریع و افزایش قابلیت حمل بار زیادتری دارند. با این وجود لینک منعطف ایجاد مشکلاتی می- کند. برای مثال کاهش وزن منجر به انعطاف بیشتر بازوی ربات میشود ودر نتیجه کنترل دقیق بسیار مشکل خواهد شد. شاید بتوان گفت که اولین قدمی که برای کنترل این رباتها صورت گرفت توسط [6] انجام شد و یک کنترلر LQG برای کنترل موقعیت روبات طراحی کرد. [1]
بر روی کنترل موقعیت روبات در حالت چرخشی افقی مطالعه کرد و [7] یک کنترلر PD بهینه برای روبات دو لینکه غیر صلب که هدفش سرعت بالای موقعیت بود طراحی کرد. کنترلر ترکیبی فازی و LQR توسط[8] انجام شد. [9]یک استراتژی کنترل غیر خطی بر مبنای انرژی - تابع لیاپانوف - معرفی کرد و متد کنترل مقاوم به کمک شبکه عصبی به وسیله[10] صورت گرفت. همچنین کنترل تطبیقی و MPC مورد مطالعه قرار گرفت.
این مقاله در ابتدا به معرفی این ربات می پردازد. سپس مدل ربات بر پایه روابط ریاضی معرفی میشود ودر بخش بعدی به معرفی LQR, PID و روابط آن پرداخته میشود. با استفاده از نرم افزار MATLAB پاسخ سیستم یه ورودی ها شبیه سازی شده و مقایسه میگردد.در گام بعدی به معرفی مدل ارایه شده یعنی PID خود تنظیم بر مبنای منطق فازی پرداخته وپاسخ شبیه سازی صورت گرفته به ورودی خطا و مشتق خطا مورد بررسی قرار میگیرد.در پابان نتیجه گیری صورت خواهد گرفت.
مدل سیستم
مدل سیستم بر پابه روش لاگرانژ میباشد. همانطورکه میدانیم برای رسیدن به پایداری داخلی, ردیابی, کاهش نویز نیاز به حلقه فیدبک داریم. در روش فیدبک حالت قطب های سیستم قابل تنظیم اند و جابه جایی قطب ها بر روی محور موهومی سرعت پاسخ را مشخص میکند.[11] کنترلر دیگر LQR میباشد [14]و باانتخاب u=-kx مقدار تابع J قابل تغییر است.
