23116

طراحي كنترل‌كننده تطبيقي L1 براي بازو‌هاي انعطاف‌پذير

كارشناسي ارشد

كنترل

1399/8/28

دكتر سيد مجيد اسماعيل زاده

برق

امروزه ربات‌هاي انعطاف‌پذير به دليل وزن كم و قابليت مانورپذيري بالا، كاربردهاي فراواني در صنايع فضايي دارند. در حقيقت نسبت بالاي ظرفيت حمل بار به وزن اينگونه ربات‌ها موجب برتري آن‌ها نسبت به نوع صلبشان گرديده است. همچنين مصرف انرژي كمتر، داشتن عملگرهاي كوچكتر و همچنين سرعت عملكرد بالاتر اين ربات‌ها را به‌عنوان انتخابي مناسب در كاربردهاي فضايي معرفي كرده است. اين ويژگي ربات‌هاي منعطف سبب شده است كه كنترل اين ربات‌ها و حذف ارتعاش و انحراف در آن‌ها مورد توجه بسياري از محققان قرار گيرد و از اهميت بسيار زيادي برخوردار باشد. امروزه كنترل با كنترل‌كننده تطبيقي L1 به دليل تضمين تطبيق سريع با عملكرد گذراي مطلوب براي سيگنال‌هاي ورودي و خروجي با استفاده از يك فيلتر پايين گذر با بهره‌ي قابل تنظيم در حلقه فيدبك شناخته شده است و اين دليل اصلي استفاده از اين نوع كنترل‌كننده در اين كار است. در هنگام انتخاب بهره‌ي فيلتر، معيار اصلي در نظر گرفتن مصالحه بين عملكرد، مقاوم بودن و تطبيق سريع است. در اين پاياننامه، از تئوري كنترل تطبيقي L1 به منظور كنترل و حذف انحراف و ارتعاش در دو ربات انعطاف‌پذير استفاده مي‌شود. در اين راستا، ابتدا طراحي كنترل‌كننده براي ربات كوانزر در حالت خطي انجام مي‌شود. در ادامه بر اساس مدل غيرخطي ربات كوانزر طراحي انجام مي‌گيرد. در انتها با به كارگيري كنترل‌كننده تطبيقي L1 كه از تخمين‌گر حالت و الگوريتم تطبيق پارامتر مبتني بر اصل تصوير استفاده مي‌كند، جبران‌سازي ربات انجام مي‌شود. ازآنجايي ‌كه معادلات ديناميكي و سينماتيكي ربات‌هاي منعطف غيرخطي هستند، طراحي كنترل‌كننده تطبيقي L1 براي مدل غيرخطي سيستم نيز طراحي و عملكرد آن مورد بررسي و تحليل قرار مي‌گيرد. پس از شبيه‌سازي روش مذكور بر روي دو ربات منعطف، اين روش با روش كنترل تطبيقي مدل مرجع مستقيم و غيرمستقيم مورد مقايسه قرار مي‌گيرد و ديده مي‌شود كه عملكرد مطلوبي را در حالت گذرا و كاهش قابل قبول ميزان انحراف را نسبت به ديگر روش‌هاي كار شده داراست.

1399/11/19

L1 Adaptive Controller Design for Flexible Manipulators

11/18/2020 12:00:00 AM

Today, flexible robots have many applications in the space industry due to their low weight and high maneuverability. In fact, the high load-to-weight ratio of such robots has made them superior to their rigid counterparts. It has also introduced lower power consumption, smaller actuators, and higher operating speeds of these robots as a suitable choice in space applications. This feature of flexible robots has caused the control of these robots and the elimination of vibration and deviation in them to be considered by many researchers and is of great importance. Nowadays, control with ℒ1 adaptive controller is known for ensuring fast adaptation with optimal transient performance for input and output signals using a low-pass filter with adjustable gain in the feedback loop, and this is the main reason for using this type of controller in this work. . When choosing a filter benefit, the main criterion is to consider the compromise between performance, durability and fast adaptation. In this dissertation, ℒ1 adaptive control theory is used to control and eliminate deviation and vibration in two flexible robots. In this regard, first, the controller design for the Quanser robot is done in linear mode. Next, the design is based on the nonlinear model of the Quanser robot. Finally, the robot is compensated by using an ℒ1 adaptive controller, which uses a state estimator and a parameter matching algorithm based on the image principle. Since the dynamic and kinematic equations of flexible robots are nonlinear, the design of the ℒ1 adaptive controller for the nonlinear model of the system is also designed and analyzed. After simulating the mentioned method on two flexible robots, this method is compared with the adaptive control method of the direct and indirect reference model and it is seen that it has a good performance in transient mode and acceptable reduction of deviation compared to other methods.