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
1394
6
1
gregorian
2015
9
1
15
7
online
1
fulltext
fa
شبیه سازی و کنترل مود لغزشی تطبیقی ربات تعادلی دوچرخ با معادلات دینامیکی بهبود یافته
Simulation and control system design for a two-wheeled self-balancing robot via adaptive sliding mode technique using modified dynamical model
در این مقاله کنترل ربات تعادلی دوچرخ بر اساس مدل بهبودیافته ربات ارائه شده است. مسئله ربات تعادلی دو چرخ به دلیل وجود قیود غیرهولونومیک، کمبود عملگر، ناپایداری ذاتی مسئله ای جالب و چالش برانگیز در علم دینامیک و کنترل می باشد. در پژوهشی که پیش از این توسط نویسندگان مقاله صورت گرفته، معادلات دینامیکی بهبودیافته ربات دوچرخ محاسبه و اعتبارسنجی شده است که تفاوت آن با مدلهای پیشین وجود یک ترم غیرخطی است. نشان داده شده که اگر ربات در مسیر غیرمستقیم حرکت کند، وجود این ترم غیرخطی در طراحی کنترلر تاثیر بسزایی دارد. در این مقاله از کنترلرهای مود لغزشی- تطبیقی بر مبنای دینامیک صفر استفاده شده است. این کنترلر به گونه ای طراحی شده است که می تواند بدنه ربات را در وضعیت تعادل نگاه دارد، در حالیکه خطای شتاب و موقعیت رو به جلو را صفر می کند و سرعت دورانی مطلوب را نیز برای ربات فراهم می سازد. در ادامه، با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف، لم باربالت و قضیه مجموعههای ناوردای لاسال اثبات شده، که سیستم مدار بسته به صورت مجانبی فراگیر پایدار است. نتایج شبیهسازیها کارآمدی کنترلر ارائه شده را نشان می دهد.
The problem of two wheeled self-balancing robot is an interesting and challenging problem in control and dynamic systems. This complexity is due to the inherent instability, nonholonomic constraints, and under-actuated mechanism. Dynamical model of two wheeled self-balancing robot can be presented by a set of highly coupled nonlinear differential equations. Authors, previously, developed the modified dynamical equations of the robot. The governed equations have some differences with the commonly used equations. The main difference is due to the existence of a nonlinear coupling term which is neglected before. In this paper we used an adaptive sliding-mode controller based on the zero dynamics theory. The controller objective is to drive the two wheeled self balancing robot to the desired path as well as to make the robot stable. By some simulations the behavior of the robot with the proposed controller is discussed. It is shown that if the nonlinear coupling term is ignored in designing the controller, the controller cannot compensate its effect. Using Lyapunov theorem and the invariant set theorem, it is proved that the errors are globally asymptotically stable.
ربات تعادلی دوچرخ,معادلات دینامیکی بهبودیافته,کنترلر مود لغزشی- تطبیقی,تئوری پایداری لیاپانوف,قضیه مجموعه های ناوردا
Two-wheeled self-balancing robot,modified dynamical model,adaptive-sliding mode controller,Lyapunov theorem,invariant set theorem
53
60
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-8847&slc_lang=fa&sid=15
Amir Hossein
Shamekhi
امیر حسین
شامخی
100319475328460057220
100319475328460057220
Yes
هیات علمی
دانشکده مهندسی مکانیک
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Azadeh
Shariati
آزاده
شریعتی
100319475328460057186
100319475328460057186
No
دانشجوی دکتری
دانشکده مهندسی مکانیک
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Ali
Ghaffari
علی
غفاری
100319475328460057187
100319475328460057187
No
هیات علمی
دانشکده مهندسی مکانیک
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Sina
Omidfar
سینا
امیدفر
100319475328460057188
100319475328460057188
No
کارشناسی ارشد
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی