Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
کنترل گشتاور یک عملگر ترکیبی با حضور نامعینیهای پارامتری و قیود فیزیکی
Torque Control of a Hybrid Actuator in the Presence of Parametric Uncertainties and Physical Constraints
در موتورهای الکترومغناطیسی، برای افزایش گشتاور قابل اعمال توسط موتور به خروجی، نیاز است از یک روتور با مماناینرسی بیشتر استفاده شود. درحالیکه در اغلب کاربردهای رباتیکی، بخصوص واسطهای هپتیکی، موتورهای الکترومغناطیسی در وضعیت دینامیکی بوده که نیروی اینرسی در آن تاثیر عمدهای دارد. در این مقاله یک روش کنترلی مقاوم برای نوعی عملگر ترکیبی ویسکوز پیشنهاد شده است که ویژگی بارز آن را میتوان قدرت تامین گشتاور متغیر مطلوب با حفظ ممان اینرسی کم عنوان کرد. این عملگر ترکیبی شامل دو موتور جریان مستقیم میباشد که شفتهای آنها با یک کوپلر ویسکوز غیرتماسی بطور دورانی به یکدیگر متصل شده-اند. این روش اتصال براساس جریانگردابی میباشد تا ویژگیهای مورد نظر را تامین نماید. موتور دور وظیفه حذف و یا کاهش نیرو-های اینرسی و همچنین نیروهای دینامیکی وارد شده به عملگر را دارد. وظیفه موتور نزدیک تامین گشتاور مطلوب در خروجی می-باشد. از آنجایی که ذات این سیستم خطی میباشد، روش کنترلی مقاوم پیشنهاد شده بر مبنای Hꝏ بوده و در طراحی آن قیود فیزیکی مانند اشباع ولتاژ موتورها، اشباع سرعت دمپر دورانی، بیشترین سرعت و شتاب وارد شده به عملگر از طرف کاربر و همچنین نویز سنسور نیرو در نظر گرفته شدهاند. همچنین روش مقاوم µ-synthesis برای سیستم با حضور نامعینیهای پارامتری و سایر قیود فیزیکی بررسی شدهاست. پیاده سازی کنترلر طراحی شده بر روی مدل یک واسط هپتیک یک درجه آزادی، دستیابی به ویژگیهای مورد نظر را تائید مینماید.
In electromagnetic motors, increase in output torque leads to increase in rotor inertia. Various robotics applications, especially haptic interfaces, oblige convenient dynamic performances of electromagnetic motors which are strongly in turn influenced by the rotor’s inertia. In the present paper, a robust control method for a viscous hybrid actuator is developed which supplies a desired varying torque while maintaining a constant low inertia. This hybrid actuator includes two dc motors with the shafts coupled through a rotational damper using a viscous non-contact coupler. This coupling method is based on Eddy current to provide the required performances. The large far motor eliminates or reduces the inertial forces and external dynamics effects on the actuator. The small near motor provides the desired output torque. Since the system is essentially linear, the applied robust control method is based on Hꝏ and parametric uncertainties and physical constraints including motors’ voltages saturation, rotary damper’s speed saturation, fastest user’s speed and acceleration applied to the actuator and force sensor noise are considered in its design. Also the robust method of µ-synthesis for the system in presence of parameteric uncertainties and other physical constraints are studied. The implementation of the controller on a 1 dof haptic interface model validate the achievement of the desired performances.
عملگر ترکیبی,واسطه هپتیکی,کنترل گشتاور موتور جریان مستقیم,کنترل مقاوم,نامعینی پارامتری
Hybrid actuator,Haptic interface,DC motor torque control,Robust control,Parametric uncertainty
227
238
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-8423&slc_lang=fa&sid=15
Vahid
Aberoomand
وحید
آبرومند
100319475328460065404
100319475328460065404
No
گروه مهندسی رباتیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
Rasul
Fesharakifard
رسول
فشارکی فرد
100319475328460065403
100319475328460065403
Yes
New Technologies Research Center, Amirkabir University of Technology
پژوهشکده فناوریهای نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
Ali
Kamal Eigoli
علی
کمالی ایگلی
100319475328460065415
100319475328460065415
No
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر