طراحی کنترلگر مقاوم برای سیستم عمل از دور غیرخطی با روش انفعال محور

این مقاله یک رویکرد جدید برای طراحی کنترل کننده‌ مقاوم برای سیستم عمل از دور ارائه می کند؛ در مدل غیرخطی سیستم، نامعینی های پارامتری و در کانال ارتباطی، تاخیر متغیر وجود دارد و ربات‏ها با عملگر انسانی و محیط غیرمنفعل در تماس هستند. ابتدا ساختار قانون کنترل غیرخطی بر مبنای روش   انفعال محور برای سیستم نامی طراحی می شود. سپس، به منظور تنظیم پارامترهای کنترل کننده، با استفاده از قضیه لیاپانفکرازوفسکی، شرایط کافی برای پایداری مجانبی مقاوم سیستم به صورت ناتساوی‎های ماتریسی استخراج می شود. همچنین، با تعریف شاخص عملکرد مناسب، پارامترهای کنترل‏کننده چنان تعیین می‏شوند که ضمن حفظ پایداری مقاوم، خطای ردیابی موقعیت به حداقل برسد. مهم‎ترین مزایای روش ارائه شده عبارتند از: اول، کنترل کننده ارائه شده دارای ساختار ثابت است که به سادگی قابل پیاده سازی عملی است. دوم، پایداری مجانبی سیستم بدون هیچ نیازی به وجود قسمت منفعل در مدل دینامیکی نیروهای تماسی غیرمنفعل تضمین می شود. نتایج شبیه سازی سیستم عمل از دور سه درجه آزادی، با یک روش رقیب مقایسه می‎شود تا مزایای روش پیشنهادی روشن شود.

Robust Controller Design for Nonlinear Teleoperation System Using Passivity-based Scheme

This paper presents a novel scheme for robust controller design for teleoperation system; there are parametric uncertainties in nonlinear model and varying timedelay in the communication channel, and robots are in contact with nonpassive human operator and environment. First, the structure of nonlinear control law is designed for nominal system utilizing the Passivity Based Control (PBC) scheme. Then, using the LyapunovKrasovskii (LK) theorem, sufficient conditions are derived for robust asymptotic stability of system in terms of matrix inequalities to tune controller parameters. Also, by definition of an appropriate performance criterion, controller parameters are obtained to minimize the position tracking errors besides guaranteed robust stability. The contributions of the proposed method are twofold. First, the developed controller is fixedstructure which can be implemented easily in practice. Second, the asymptotic stability of system is assured without any requirement for existence of passive part in the dynamical model of nonpassive interaction forces. Simulation results of 3dof teleoperation system are compared to a rival method to demonstrate the advantages of the suggested method.