مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل‌سازی دینامیکی و کنترل تطبیقی مقاوم بهینه ربات متحرک همه جهته با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک. دانشگاه شهید بهشتی
2 دانشجو
3 عضو هیات علمی، دانشگاه قم
چکیده
در این مقاله، به طراحی کنترل‌کننده‌ مود لغزشی تطبیقی بهینه به کمک اگوریتم جسنجوی هارمونی برای ربات متحرک چند جهته پرداخته شده است. ابتدا مدل‌سازی سینماتیکی انجام و سپس با استفاده از معادلات مومنتوم خطی و زاویه‌ای، معادلات مدل دینامیکی ربات استخراج شده است. از آنجایی که مدل استخراجی، بیان دقیقی از رفتار ربات همه جهته نیست، مدل دارای عدم قطعیت می‌باشد. از این‌رو یک روش برای کنترل ردیابی ربات ارائه شده است. کنترل‌کننده پیشنهادی، شامل یک مدل دینامیک معکوس تقریباً شناخته شده به عنوان خروجی بخش مدل-مبنای کنترل‌کننده، ترم تخمینی از عدم قطعیت برای جبران دینامیک مدل نشده، اغتشاشات خارجی، و پارامتر‌های متغیر با زمان برای بهبود پایداری حلقه-بسته و میزان خطای تخمین عدم قطعیت‌ها می‌باشد. در ادامه به منظور مقایسه پاسخ کنترل‌کننده پیشنهادی، کنترل کننده های خطی سازی پسخور و مود لغزشی بهینه نیز طراحی، سپس یک تابع هزینه به صورت ترکیبی از نرخ سیگنال کنترلی و معیار خطای انتگرالی در نظر گرفته شده که به کمک الگوریتم جستجوی هارمونی مینیمم شده و پارامترهای بهینه کنترلی استخراج شده است. عملکرد کنترل‌کننده پیشنهادی در شرایط مختلف از جمله در حضور اغتشاش و تغییر پارامترهای سیستم، شبیه‌سازی و مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Dynamic Modeling and Optimal Adaptive Robust Control of an Omni Directional Mobile Robot Using Harmony Search Algorithm

نویسندگان English

mahmood mazare 1
pegah ghanbari 2
m.ghasem kazemi 2
Mohammad Rasool Najafi 3
1 school of mechanical engineering. shahid beheshti university
2 student
3 Faculty member, University of Qom
چکیده English

In this paper, an optimal adaptive sliding mode controller of an Omni-Directional Mobile Robot (ODMR) is proposed using harmony search algorithm. First, kinematic model of the robot is derived and then, governing equations of dynamic model have been obtained using linear and angular momentum equilibrium. Since the derived model is not an exact definition of the system, it includes some uncertainties. To compensate them, a tracking control method has been offered. The proposed controller consists of an approximately known inverse dynamic model output as the model-based part of the controller, an estimated uncertainty term to compensate for the un-modeled dynamics, external disturbances, and time-varying parameters to enhance closed-loop stability and account for the estimation error of the uncertainties. In order to compare the results of the proposed controller, an optimal feedback linearization and sliding mode controllers are designed and then, a cost function has been defined by combining the variation rate of control signal and the integral error index. This cost function has been minimized using harmony search algorithm, resulting in optimum control parameters. Finally, the performance of the designed controller in different conditions, such as in presence of disturbance and system parameter variation has been simulated and discussed.

کلیدواژه‌ها English

Omni-Directional Mobile Robot
Dynamic modeling
Adaptive robust control
Sliding mode
harmony search algorithm