مدل‌سازی خطی پارامتر متغیر (lpv) بازوی puma560 در تخمین گشتاور محاسبه شده جهت کنترل مسیر

این مقاله یک استراتژی جدید گشتاور محاسبه شده را برای کنترل بازوی رباتیک با بکار گیری مدل سازی خطی پارامتر متغیر(lpv ) چندوجهی ارائه می نماید. نمایش مدل lpv ربات به وسیله شناسایی دینامیک ربات در نقاط کار مختلف، حول مسیری دلخواه که تمامی محدوده حرکتی مفصل ها را پوشش می دهد صورت می پذیرد. شناسایی مدل ها با استفاده از الگوریتم کمترین مربعات خطاها انجام می شود. با بهره گیری از نگاشت مجموعه پارامتر مبتنی بر آنالیز مولفه های اصلی (pca) ، یک مدل lpv چندوجهی کاهش یافته حاصل می شود که پیچیدگی پیاده سازی را کاهش می دهد. در کنترل گشتاور محاسبه شده معمول، ضروریست که مدل دینامیکی ربات شناخته شده باشد در حالی که در روش ارائه شده یک تخمین از گشتاور موردنیاز بر مبنای مدل سازی lpv محاسبه می شود. ماتریس بهره کنترل از حل مجموعه ای از نامساوی های ماتریسی خطی ( lmi) که مقدار مشتق زمانی تابع لیاپانوف را به میزان کمینه موردنیاز می رساند، به دست می آید به طوریکه شرایط کافی برای تضمین پایداری مجانبی سیستم lpv حلقه بسته در برابر خطای تخمین گشتاور برقرار گردد. طرح ارائه شده به کنترل تعقیب مسیر مرجع بازوی ربات شش درجه آزادی puma560 اعمال شده است.

Linear Parameter Varying (LPV) modeling for PUMA560 arm to estimate the computed torque in trajectory control

This paper proposes a new computed torque strategy to control the robotic manipulators using polytopic linear parameter varying (LPV) modeling method. An LPV representation of the robot is generated by identification of its dynamic in different workspace points about an arbitrary fullpath trajectory. Identification of the models is done by using the least square of errors algorithm. By utilization of parameter set mapping based on parameter component analysis (PCA) a reduced polytopic LPV model is obtained that reduces the complexity of the implementation. In the conventional computed torque control, it is necessary to know the dynamical model of the robot while in the proposed method an estimation of the required torque is computed based on the obtained LPV model. The control gain matrix is derived by solving a set of linear matrix inequalities (LMIs) that takes the time derivative of the Lyapunov function to the sufficiently small value. Sufficient conditions are provided to ensure the asymptotic stability of the closed loop LPV system against the torque estimation error. The proposed scheme is applied to trajectory tracking control of a six degree of freedom (DOF) PUMA 560 robot manipulator.