طراحی گشتاورهای غیرخطی زمان-محدود مقاوم برای ربات N-درجه آزادی درحضور نامعینی‌ها و غیرخطی‌سازهای ورودی شعاعی و ناحیه مرده

در این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی جامعی برای ربات بازویی nدرجه آزادی دارای نامعینی ارائه می‌شود که شامل توصیف عملکرد غیرخطی‌سازهای ورودی از نوع شعاعی و ناحیه مرده است. سپس، مسئله‌ی ردیابی زمانمحدود مقاوم مسیرهای دلخواه به صورت روابط ریاضی فرمول‌بندی و بیان می‌شود. در ادامه با تعمیم روش کنترل مد لغزشی ترمینال غیرتکین و تعریف خمینه‌های لغزشی غیرخطی جدید، چندین نوع گشتاورهای ورودی طراحی می‌شوند تا با وجود نامعینی‌ها و غیرخطی سازهای ورودی (شعاعی و ناحیه مرده)، متغیرهای پیکربندی مفاصل ربات را در مدت زمان محدودی و بدون هیچ نوع خطاهای حالت ماندگاری به مسیرهای دلخواه برسانند. برای هر دسته از گشتاورهای پیشنهادی، پایداری زمانمحدود سرتاسری سیستم حلقه‌بسته‌ی ربات nدرجه آزادی با استفاده از تعدادی لم‌های کاربردی و نامساوی‌های متداول به اثبات می‌رسد و هم‌چنین روابطی برای تخمین زمان‌های محدود همگرایی استخراج می‌شوند. این روابط، ارتباط زمان‌های محدود همگرایی را با شرایط اولیه ربات و پارامترهای اختیاری موجود درگشتاورهای ورودی نشان می‌دهند. در انتها، با استفاده از محیط شبیه‌سازی نرم‌افزار matlab، گشتاورهای طراحی شده به مدل ربات صنعتی چهاردرجه آزادی scara با وجود غیرخطی‌سازهای ورودی اعمال می‌شوند که نتایج شبیه‌سازی‌ها، عملکرد مناسب و قابل قبول ورودی‌های کنترلی پیشنهادی را نشان می‌دهند.

Designing Robust Finite-Time Nonlinear Torques for a n-DOF Robot Manipulator with Uncertainties, Sector and Dead-Zone Nonlinearities

In this paper, a complete dynamical model is presented for an uncertain DOF robot manipulator containing description of sector and deadzone nonlinearities. Next, robust finitetime tracking problem of desired trajectories is declared and formulated for the aforementioned robot manipulator. By defining innovative nonlinear sliding manifolds and developing the nonsingular terminal sliding mode control, several types of input torques are designed to exactly reach configuration variables of robot's joints to desired paths within the finite times in the presence of uncertainties, sector and deadzone nonlinearities. By utilizing some applicable lemmas and wellknown inequalities, for each class of the proposed input torques, the global finitetime stability of the closedloop robot system is proven analytically. Also, several new formulas are extracted for determining the convergence finite times of the closedloop system. These formulas demonstrate that mentioned times are dependent on robot's initial conditions and optional parameters of the suggested torques. Finally, by using MATLAB software, all classes of the designed torques are numerically simulated onto the SCARA industrial robot manipulator and obtained results show the acceptable performance of the suggested control scheme.