مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ژاکوبین، مدلسازی دینامیک و کنترل تطبیقی ربات شش کابلی با شش درجه آزادی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
چکیده
در این مقاله کنترل تطبیقی یک ربات موازی شش کابلی با شش درجه آزادی ارائه می‌شود. کنترل تطبیقی یک روش برای کنترل سیستم‌هایی است که عدم قطعیت در پارامتر‌های آن وجود دارد. هدف اصلی این تحقیق، ردیابی مسیر از پیش تعیین شده ربات موازی کابلی فضایی با وجود عدم قطعیت در جرم و ممان‌های اینرسی مجری نهایی و حفظ عملکرد سیستم در مقابل این تغییرات نامشخص می‌باشد. قبل از پرداختن به مبحث کنترل، ماتریس ژاکوبین ربات استخراج شده است سپس معادلات دینامیکی ربات با استفاده از روش لاگرانژ بدست آمده و به فرم استاندارد نوشته شده است. روش بیان شده برای طراحی سیستم کنترل تطبیقی تلفیقی از روش‌های کنترل خطی‌سازی پسخوراند و تئوری پایداری لیاپانوف است. قانون کنترل به روش خطی‌سازی پسخوراند و قانون تطبیق با استفاده از معیار پایداری لیاپانوف طراحی شده است. با توجه به ویژگی منحصر به فرد کابل‌ها که تنها نیروی کششی تحمل می‌کنند، مقدار کشش کابل‌ها در طول حرکت باید مثبت باشد. در این مقاله روشی استفاده می‌شود که مقدار کشش شش کابل تحت هر شرایط اولیه و هر مسیر مطلوبی، مثبت بدست آید. کنترلر تطبیقی به گونه‌ای طراحی شده که پارامترهای مجهول سیستم به درستی تخمین زده می‌شوند و پایداری سیستم تضمین می‌گردد. از طریق چندین شبیه‌سازی عددی صحت سینماتیک، مدل دینامیکی و عملکرد کنترلر اعمال شده نشان داده شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش کنترل تطبیقی در برابر نامعینی‌ها، مقایسه‌ای با روش خطی‌سازی پسخوراند صورت گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Jacobian analysis, dynamic modeling and adaptive control of a cable robot with six degrees of freedom and six cable

نویسندگان English

Golnaz Jafari Chogan
Mohammad Hasan Ghasemi
Morteza Dardel
چکیده English

In this paper, adaptive control method is presented for a parallel cable with six degrees of freedom and six cable. Adaptive control method is a way for controlling systems that there is uncertainty in the parameters. The main objective of this study is tracking trajectory of a parallel cable robot which there is uncertainty in the mass of end effector and moments of inertia. Before addressing the issue of control, Jacobian matrix of robot is obtained. Then the dynamic equations of motion are derived using Lagrange method and is written in standard form. The presented adaptive control method is combination of feedback linearization method and Lyapunov stability theorem. Using feedback linearization method, control law is designed and adaptation law is planned by use of Lyapunov stability theorem. Due to the unique feature of cable suspended robots that cables can only pull the end effector, the cable tension values must be positive. In this paper, a method is used that cable tension values obtained positive for each initial condition and any desired path. Adaptive controller is designed such that unknown parameters of system is correctly estimated and system stability is guaranteed. Through several numerical simulations accuracy of kinematic, dynamic model and applied controller is shown. In order to demonstrate the effectiveness of adaptive control, the comparison between the adaptive control method and the method of feedback linearization is performed.

کلیدواژه‌ها English

cable suspended robots
Lagrange method
Feedback linearization
Adaptive Control
Lyapunov stability theorem