سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

طراحی کنترل مدلغزشی ترمینال زمان-ثابت برای ربات با چرخ‌های مکانوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
چکیده
در این مقـاله، ورودی کنترلی بر پایه‌ی کنترل مدلغزشی ترمینال، برای ربات چهار چرخ با چرخ‌های مکانوم برای حرکت در یک مسیر از پیش تعیین شده و همگرایی به آن در یک زمان ثابت ارائه شده است. ابتدا با توجه به ساختار ربات مدل دینامیکی ربات ارائه می‌گردد، این مدل از یک معادلـه‌ی غیرخطی درجه دو تبعیت می‌کند. برپایه‌ی روش کنترل مدلغزشی ترمینال، یک سطح لغزشی غیرخطی که تابعی از بردار خطای وضعیت می‌باشد تعریف شده و سپس ورودی کنترلی برپایه‌ی این سطح لغزشی طراحی صورت گرفته است. با استفاده از قضیه لیاپانوف اثبات شده است که با بکار بردن این ورودی کنترلی، ربات به مسیر از پیش تعیین شده در یک زمان ثابت همگرا می‌گردد. زمان همگرایی به صورت تابعی از ثابت‌های تعریف شده در ورودی کنترلی است. در نهایت شبیه سازی برپایه‌ی ورودی کنترلی ارائه شده و نتایج حاصل نشان داده شده است.
کلیدواژه‌ها

[1] C.-C. Tsai, H.-L. Wu, and Y.-R. Lee, “Intelligent adaptive motion controller design for mecanum wheeled omnidirectional robots with parameter variations,” Int. J. Nonlinear Sci. Numer. Simul., vol. 11, no. Supplement, pp. 91–96, 2010.
[2] F. G. Pin and S. M. Killough, “A new family of omnidirectional and holonomic wheeled platforms for mobile robots,” IEEE Trans. Robot. Autom., vol. 10, no. 4, pp. 480–489, 1994.
[3] N. Tlale and M. de Villiers, “Kinematics and dynamics modelling of a mecanum wheeled mobile platform,” in 2008 15th International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice, 2008, pp. 657–662.
[4] Y. Li, S. Dai, Y. Zheng, F. Tian, and X. Yan, “Modeling and Kinematics Simulation of a Mecanum Wheel Platform in RecurDyn,” J. Robot., vol. 2018, 2018.
[5] N. M. Adam, A. Irawan, M. R. Daud, Z. M. Zain, and S. N. S. Ali, “Dynamic Modeling and Analysis of Omnidirectional Wheeled Robot: Turning Motion Analysis,” J. Telecommun. Electron. Comput. Eng., vol. 10, no. 1–3, pp. 103–108, 2018.
[6] K.-L. Han, O.-K. Choi, J. Kim, H. Kim, and J. S. Lee, “Design and control of mobile robot with mecanum wheel,” in ICCAS-SICE, 2009, 2009, pp. 2932–2937.
[7] I. Doroftei, V. Grosu, and V. Spinu, “Design and control of an omni-directional mobile robot,” Nov. Algorithms Tech. Telecommun. Autom. Ind. Electron., pp. 105–110, 2008.
[8] V. Alakshendra and S. S. Chiddarwar, “Adaptive robust control of Mecanum-wheeled mobile robot with uncertainties,” Nonlinear Dyn., vol. 87, no. 4, pp. 2147–2169, 2017.
[9] S. G. Tzafestas, Introduction to mobile robot control. Elsevier, 2013.
[10] P. Muir and C. Neuman, “Kinematic modeling for feedback control of an omnidirectional wheeled mobile robot,” in Robotics and Automation. Proceedings. 1987 IEEE International Conference on, 1987, vol. 4, pp. 1772–1778.
[11] P. Viboonchaicheep, A. Shimada, and Y. Kosaka, “Position rectification control for Mecanum wheeled omni-directional vehicles,” in Industrial Electronics Society, 2003. IECON’03. The 29th Annual Conference of the IEEE, 2003, vol. 1, pp. 854–859.
[12] T. D. Viet, P. T. Doan, N. Hung, H. K. Kim, and S. B. Kim, “Tracking control of a three-wheeled omnidirectional mobile manipulator system with disturbance and friction,” J. Mech. Sci. Technol., vol. 26, no. 7, pp. 2197–2211, 2012.
[13] D. Xu, D. Zhao, J. Yi, and X. Tan, “Trajectory tracking control of omnidirectional wheeled mobile manipulators: robust neural network-based sliding mode approach,” IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Part B, vol. 39, no. 3, pp. 788–799, 2009.
[14] M. Zak, “Terminal attractors for addressable memory in neural networks,” Phys. Lett. A, vol. 133, no. 1–2, pp. 18–22, 1988.
[15] M. Zak, “Terminal attractors in neural networks,” Neural networks, vol. 2, no. 4, pp. 259–274, 1989.
[16] S. T. Venkataraman and S. Gulati, “Control of nonlinear systems using terminal sliding modes,” J. Dyn. Syst. Meas. Control, vol. 115, no. 3, pp. 554–560, 1993.
[17] M. Zhihong and X. H. Yu, “Terminal sliding mode control of MIMO linear systems,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Fundam. Theory Appl., vol. 44, no. 11, pp. 1065–1070, 1997.
[18] Y. Wu, X. Yu, and Z. Man, “Terminal sliding mode control design for uncertain dynamic systems,” Syst. Control Lett., vol. 34, no. 5, pp. 281–287, 1998.
[19] L. Yang and J. Yang, “Nonsingular fast terminal sliding-mode control for nonlinear dynamical systems,” Int. J. Robust Nonlinear Control, vol. 21, no. 16, pp. 1865–1879, 2011.
[20] Y. Feng, X. Yu, and Z. Man, “Non-singular terminal sliding mode control of rigid manipulators,” Automatica, vol. 38, no. 12, pp. 2159–2167, 2002.
[21] A. Polyakov, “Nonlinear feedback design for fixed-time stabilization of linear control systems,” IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 57, no. 8, p. 2106, 2012.
[22] A. Polyakov and L. Fridman, “Stability notions and Lyapunov functions for sliding mode control systems,” J. Franklin Inst., vol. 351, no. 4, pp. 1831–1865, 2014.
[23] C.-C. Tsai and H.-L. Wu, “Nonsingular terminal sliding control using fuzzy wavelet networks for Mecanum wheeled omni-directional vehicles,” in Fuzzy Systems (FUZZ), 2010 IEEE International Conference on, 2010, pp. 1–6.
[24] M. Defoort, A. Polyakov, G. Demesure, M. Djemai, and K. Veluvolu, “Leader-follower fixed-time consensus for multi-agent systems with unknown non-linear inherent dynamics,” IET Control Theory Appl., vol. 9, no. 14, pp. 2165–2170, 2015.
[25] Z. Zuo, “Nonsingular fixed-time consensus tracking for second-order multi-agent networks,” Automatica, vol. 54, pp. 305–309, 2015.

  • تاریخ دریافت 21 تیر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 21 تیر 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1400