مکانیک هوافضا (Aug 2023)
کنترل مقاوم مبتنی بر تخمین‌گر زیربهینه برای بازوهای رباتیک به‌شدت غیرخطی تحت تأثیر نامعینی‌های مدل و اغتشاشات محیطی
Abstract
یکی از چالش‌های اساسی در به‌کارگیری بازوهای رباتیکی در صنایع مختلف مانند خط تولید و مونتاژ، مراکز پزشکی و جراحی، صنایع فضایی و ادوات نظامی عدم دستیابی به مدل‌سازی و کنترل دقیق آن‌هاست. در این مقاله مسئله کنترل مقاوم مبتنی بر تخمین‌گر بهینه برای سیستم‌های دینامیک به‌شدت غیرخطی تحت تأثیر عدم‌قطعیت‌های سیستمی و محیطی، انجام‌شده است. در نظر گرفتن زیرسیستم الکتریکی محرک کوپل‌شده به زیرسیستم مکانیکی در مدل‌سازی، منجر به مدل کامل‌تر و واقعی‌تر معروف به ربات‌های با مفاصل انعطاف‌پذیر الکتریکی شده است. متغیرهای حالت نامعلوم که امکان اندازه‌گیری آن‌ها توسط سنسورها وجود ندارد، توسط تخمین‌گر معادله ریکاتی وابسته به حالت تعیین می‌شود. با به‌کارگیری رویکرد پیشنهادی در شبیه‌سازی یک بازوی دو درجه آزادی با مفاصل انعطاف‌پذیر الکتریکی به‌عنوان یک نمونه کاربردی، هر دو مزیت استحکام و بهینگی برای سیستم حاصل می‌شود. سپس روش پیشنهادی با روش کنترل مودلغزشی و تخمین‌گر فیلتر کالمن مقایسه شده است. نتایج به‌دست‌آمده بهبود استحکام سیستم در مقابل عدم‌قطعیت و اغتشاشات را با به‌کارگیری روش پیشنهادی نشان می‌دهد. نرم خطای نهایی پنجه ربات در الگوریتم پیشنهادی و فیلتر کالمن به ترتیب 13/4 میلی‌متر و 02/37 میلی‌متر و نرم ورودی کنترلی (مصرف انرژی) به ترتیب 5/7 و 8/16 بوده است؛ بنابراین، دستیابی به هدف، با دقت بالاتر و تلاش کنترلی حداقل با استفاده از روش پیشنهادی تأمین‌شده است.
