کنترل ولتاژ کاهش یافته بازوی ربات با مفاصل منعطف الکتریکی مبتنی بر روش پیش بین مدل

در این مقاله رویکردی جدید برای کنترل بازوی ربات با مفاصل انعطاف­پذیر بر پایه کنترل­کننده پیش­بین و راهبرد کنترل ولتاژ در­حضور اغتشاشات خارجی ارائه شده است. در این رویکرد از یک بازوی مفصل منعطف دو درجه آزادی جهت مدلسازی، طراحی، تحلیل و شبیه سازی استفاده می شود.  طراحی کنترل کننده یک بار با فیدبک از تمامی حالات سیستم (کنترل کننده اصلی) و بار دیگر تنها با فیدبک موقعیت موتور (کنترل کننده کاهش یافته) انجام می شود که در این صورت برخی از تجهیزات سخت افزاری حذف خواهد شد. کنترل­کننده طراحی­شده دارای مزیت­های روش کنترل پیش­بین و راهبرد کنترل ولتاژ بطور همزمان خواهد­­بود. لذا قانون کنترل علاوه ­بر سادگی دارای ساختار مفصل مستقل است. همچنین این رویکرد محدودیت­های راهبرد کنترل گشتاور از قبیل: حجم محاسبات بالا، در نظر­نگرفتن دینامیک الکتریکی محرکه­ها و مشکلات پیاده­سازی را برطرف می­سازد. ویژگی­های برجسته رویکرد پیشنهادی عبارتنداز: بهینه­سازی برخط سیگنال کنترل ولتاژ، طراحی کنترل­کننده پیش­بین مبتنی ­بر راهبرد ولتاژ و کاهش­ مرتبه کنترل­کننده­. دیگر مزیت­های این رویکرد عبارتند­از: سادگی در طراحی ­و اثبات پایداری، انعطاف­پذیری در تنظیم زمان نمونه­برداری و افق کنترل پیش­بین، لحاظ ­شدن محدودیت­های ورودی­ و خروجی سیستم در قانون کنترل ولتاژ، دفع اغتشاش خوب و بهبود عملکرد سیستم حلقه­ بسته. به­منظور بررسی عملکرد رویکرد پیشنهادی، تحلیل پایداری سیستم کنترل برای هر دو کنترل کننده اصلی و کاهش یافته براساس روش لیاپانوف انجام شده و شبیه­سازی کامپیوتری در مسئله تنظیم­ و ردیابی سیگنال مرجع همراه با افزایش ­و کاهش فرکانس آن به­منظور بررسی سرعت پاسخگویی ­و اضافه­نمودن اغتشاش خارجی با بکارگیری کنترل­کننده اصلی ­و کاهش­یافته انجام خواهد ­­شد. همچنین مزیت­ها و محدودیت­های رویکرد پیشنهاد­شده به­ لحاظ سخت­افزاری و عملکرد کنترل­کننده از طریق مقایسه نتایج حاصل از شبیه­سازی­ها با مقالات دیگر تحلیل می­شود و بدین­صورت پایداری سیستم حلقه­بسته و عملکرد مناسب آن تضمین می­گردد.

کلیدواژه ها:

Electrically Driven Flexible-Joint Robot Manipulator ، Reduced Voltage-based Control ، Model Predictive Method. ، بازوی ربات با مفاصل انعطاف پذیر الکتریکی ، کنترل مبتنی بر ولتاژ کاهش یافته ، روش پیش بین مدل.