طراحی و ساخت عملی کنترل کننده PID مرتبه کسری برای یک ربات تک لینک انعطاف‎پذیر

صرفه‎جویی در انرژی، نسبت پایین جرم ربات به جرم قابل حمل، قابلیت بیشتر کار در محیط‎های مختلف، حمل آسان‎تر قطعات و هزینه‎ی تولید پایین‎تر در ربات‎های انعطاف‎پذیر این ربات ها را نسبت به ربات های صلب برای بسیاری از محققان و صنایع جذاب تر کرده است. اما به دلیل غیرخطی بودن سیستم ربات انعطاف‎پذیر و ارتعاشات بالای آن در نقاط کاری و همچنین حساسیت بیشتر نسبت به اغتشاشات خارجی، کنترل این نوع ربات‎ها دشوارتر و پیچیده تر است. در این مقاله یک کنترل کننده براساس حسابان مرتبه کسری برای رباتهای انعطاف پذیر بصورت عملی پیاده سازی می شود. ابتدا مدل دینامیکی یک ربات تک لینکی انعطاف‎پذیر معرفی می شود. سپس بر روی یک ربات تک لینک انعطاف پذیرکه در آزمایشگاه ساخته شده است، کنترل‎کننده‎های مختلف از جمله کنترل کننده فازی، کنترل کننده PID و کنترل گشتاور PID مرتبه کسری به صورت عملی در آزمایشگاه پیاده‎سازی شده و سپس عملکرد هر یک از کنترل‎کننده‎ها در کاهش ارتعاشات بازو در نقطه‎ی مطلوب نهایی و کاهش خطای ردیابی بررسی می‎گردد. علاوه بر این، برای مقایسه کنترل کننده های طراحی شده از نظر مقاوم بودن، یک اغتشاش ثابت و یکسان به همه کنترل‎کننده‎ها اعمال شده و عملکرد آن‎ها مقایسه می‎گردد. در پایان نتایج حاصل شده از شبیه‎سازی و پیاده‎سازی آزمایشگاهی ربات، نشان می دهد که کنترل گشتاور PID مرتبه کسری بهترین نتایج را در میان کنترل کننده های پیاده سازی شده دارد.

کلیدواژه ها:

Single flexible-link ، Fractional Calculus ، Fuzzy Control ، Fractional order PID torque control ، Disturbance ، Tracking error ، ربات تک لینک انعطاف پذیر ، حسابان مرتبه کسری ، کنترل کننده فازی ، کنترل کننده PID مرتبه کسری ، اغتشاش ، خطای ردیابی