کنترل مد لغزشی فراپیچشی مرتبه بالای تطبیقی بهینه یک ربات اسکلت خارجی پایین تنه

اغتشاشات خارجی و نامعینی های داخلی با دامنه نامعلوم و همچنین وجود اتصال بین بدن انسان و ربات از مشکلات عمده در کنترل و پایداری ربات های اسکلت خارجی است. کنترل کننده مد لغزشی، یک روش مقاوم برای مقابله با اغتشاشات و نامعینی ها با دامنه معلوم سیستم است. یکی از معایب این کنترل کننده، وجود پدیده چترینگ است که برای کاهش اثرات این پدیده از لایه مرزی استفاده می شود. در این حالت نه تنها پدیده چترینگ به طور کامل حذف نمی شود، بلکه خاصیت مقاوم بودن کنترل کننده نیز کاهش می یابد. در این مقاله به منظور مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت های با دامنه نامعلوم سیستم و همچنین مقابله با پدیده چترینگ به عنوان عامل اساسی در افزایش انرژی مصرفی و کاهش سرعت همگرایی سیستم، از روش کنترل بهینه مد لغزشی فراپیچشی مرتبه بالای تطبیقی استفاده شده است. مدل دینامیک برای ربات اسکلت خارجی پایین تنه دوپا با درنظرگرفتن چهار عملگر روی مفاصل ران و زانوی پاهای چپ و راست به کمک روش لاگرانژ استخراج شده است. به منظور دستیابی به عملکرد بهینه، پارامترهای کنترل کننده با کمینه کردن معیار خطای ITAE و نرخ تغییرات ورودی کنترلی، با استفاده از الگوریتم جست وجوی هارمونی تعیین شده اند. عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با عملکرد کنترل کننده های بهینه مد لغزشی فراپیچشی تطبیقی و مد لغزشی معمولی مقایسه شده که نتایج بیانگر برتری روش کنترل مد لغزشی مرتبه بالای تطبیقی بهینه نسبت به دیگر کنترل کننده های طراحی شده است.

کلیدواژه ها:

Exoskeleton Robot ، Dynamic Modeling ، High-Order Sliding Mode Control ، Adaptive Control ، Harmony Search Algorithm ، ربات اسکلت خارجی ، مدل سازی دینامیک ، کنترل مد لغزشی مرتبه بالا ، کنترل تطبیقی ، الگوریتم بهینه سازی جست وجوی هارمونی