19904

۱۹۹۰۴

طراحي كنترلگر مود لغزشي با رويتگر اغتشاش براي ربات‌هاي چهارچرخ مكانوم

كارشناسي ارشد

كنترل

۱۳۹۴-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۰۶/۲۰

دكتر عليرضا محمدشهري - دكتر علي اكبر جلالي

برق

در اين پژوهش يك طراحي جديد از كنترلگر مود لغزشي بر مبناي رويتگر اغتشاش با سطح لغزش از نوع PID روي ربات متحرك با چهار چرخ مكانوم پياده‌سازي شده است. هر چرخ ربات متحرك توسط يك موتور مجزا تحريك مي‌شود. اين اولين باري است كه روش كنترل مود لغزشي بر مبناي رويتگر اغتشاش به مساله‌ي رديابي مسير زماني ربات با چرخ‌هاي مكانوم اعمال شده است. مدل‌سازي سينماتيكي و ديناميكي ربات، با لحاظ ديناميك موتور، براي حصول معادلات حركت در حضور اصطكاك، اغتشاش نيروي خارجي و عدم قطعيت‌ها انجام گرفته است. به منظور حصول مقاومت در سيستم، قانون كنترل مود لغزشي طراحي شده است. علاوه بر آن، رويتگر اغتشاش در ساختار كنترلي گنجانده شده است تا تمام اغتشاش‌هاي موجود در سيستم را تخمين بزند. بنابراين ضرورت معلوم بودن حدود عدم قطعيت در سيستم وجود ندارد و همچنين چترينگ در سيگنال كنترلي حذف شده است. به منظور بررسي عملكرد رديابي كنترلگر پيشنهادي، چندين شبيه‌سازي انجام گرفته و نتايج به دست آمده با كنترلگر مود لغزشي استاندارد مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه در صورت تغيير حدود عدم قطعيت، كنترلگر پيشنهادي به لطف استفاده از رويتگر اغتشاش قابليت رديابي مسير مطلوب را در شرايط جديد حفظ مي‌كند. كليد واژه: ربات متحرك، چرخ مكانوم، كنترلگر مود لغزشي، سطح لغزش PID، رويتگر اغتشاش، رديابي مسير زماني.

1397/10/13

Sliding mode controller design with disturbance observer for four wheel Mecanum robots

9/11/2019 12:00:00 AM

This thesis presents a novel implementation of an observer based robust sliding mode control with PID-type sliding surface on a mobile robot with four Mecanum wheels. Each wheel of the mobile robot is actuated by separate motors. It is the first time that observer based robust sliding mode control method is implemented for the trajectory tracking of Mecanum-wheeled mobile robot. Kinematic and dynamic modeling of the robot with the motors dynamics is done to derive an equation of motion in the presence of friction, external force disturbance and uncertainties. In order to make the system robust, sliding mode control law is derived. In addition, a disturbance observer is implemented in the control structure to estimate all uncertainties in the system. So, there is not the necessity to know the uncertainties’ bounds and also chattering in control inputs is omitted. To check the tracking performance of the proposed controller, simulations are performed and comparisons of the obtained results are made with conventional sliding mode control. The simulation results show that if the uncertainties’ bounds change, the proposed controller with the aid of disturbance observer is able to tracke the desired trajectory in the new situations. Key Words: Mobile Robot, Mecanum Wheel, Sliding Mode Control, PID-Type Sliding Surface, Disturbance Observer, Trajectory Tracking.