مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل پیش‌ بین غیرخطی ربات شش درجه آزادی سکوی استوارت

نویسندگان
1 دانشگاه فردوسی مشهد
2 استادیار گروه برق کنترل دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در این مقاله کنترل ‌پیش‌بین غیرخطی برای ربات موازی شش درجه آزادی استوارت ارائه شده است. کنترل پیش‌بین، مسیر کنترلی بهینه ربات را در یک افق محدود و مشخص انتخاب می‌کند. هدف اصلی این تحقیق طراحی کنترل‌کننده‌ی پیش بین برای ربات شش درجه آزادی استوارت می‌باشد.‌ در این پژوهش ابتدا سینماتیک و دینامیک ربات استوارت با در نظر گرفتن دینامیک الکتروموتورهای محرک‌ها معرفی می‌گردد. در ادامه به معرفی کنترل‌ پیش‌بین غیرخطی پرداخته شده و متناسب با دینامیک ربات شش درجه آزادی، کنترل‌کننده طراحی می شود. با فرض وجود نامعینی‌های مختلف برای ربات معادله دینامیکی ربات بازنویسی شده و کنترل‌کننده با توجه به این نامعینی‌ها طراحی و پایداری کنترل‌کننده با استفاده از نظریه لیاپانوف اثبات می‌گردد. کنترل‌کننده‌ی پیشنهادی با توجه به محدود بودن توان و گشتاور موتورها در عمل، سکوی استوارت را به گونه‌ای کنترل می‌کند که مسیر مورد نظر به خوبی ردیابی گردد. در انتهای پژوهش برای بررسی روش ارائه شده، سکوی استوارت شبیه‌سازی و روش کنترلی پیشنهادی با دیگر روش‌های مرسوم از جمله روش کنترل گشتاور محاسبه شده، کنترل مد لغزشی و کنترل‌کننده‌ی تناسبی-انتگرال‌گیر-مشتق‌گیر از نظر خطای ردیابی و تلاش کنترلی مقایسه شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Nonlinear model predictive control of Stewart platform 6 dof

نویسندگان English

Mojtaba Ghorbani 1
Seyed Kamal Hosseini Sani 2
1 Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

This paper presents a nonlinear predictive approach, for Stewart platform (6 degrees of freedom). The optimal control is computed directly from the minimization of receding horizon cost function with offline optimization. The main purpose of this research is designing the predictive controller for Stewart platform. In this study, the kinematics and dynamics of Stewart robot is introduced, considering the dynamics of actuators. Following the introduction of nonlinear model predictive control will be discussed and according to robot dynamics, controller will be design. In addition, given the various uncertainties, robot dynamic equation could be rewritten. The controller is designed according to these uncertainties and then stability control is confirmed using Lyapunov theory. Due to the limited engine power and the output torque electric drive in practice, the proposed controller manages Stewart platform in such a way that it could track the desired trajectory well. To review the proposed method at the end of the study, Stewart platform is simulated and the control method proposed in this paper was compared with computed torque control (CTC) method, sliding mode control and Proportional-Integrator-Differentiation (PID) controller.

کلیدواژه‌ها English

stewart platform
Nonlinear model predictive control
uncertain system
robot manipulator
Lyapunov stability