طراحی و تنظیم کنترل مقاوم مد لغزشی-تناسبی-مشتقی pd-smc در پایدار‌سازی بازوی ربات دو درجه آزادی

یک سیستم کنترل مد لغزشی-تناسبی-مشتقی pd-smc برای ردیابی مسیر حرکت بازوی ربات دو درجه آزادی دارای عدم قطعیت، در این مطالعه ارائه شده است. در حضور عدم‌قطعیت و تغییر پارامترهای یک سیستم غیرخطی، کنترل‌ مد‌لغزشی smc، روش مقاومی می‌باشد. با به‌کارگیری روش کنترل تناسبیمشتقی pd، سیستم حلقه بسته دارای پاسخ سریع و محدوده پایداری نیز افزایش می‌یابد. بنابراین در قانون pd-smc، از ویژگی‌های دو نوع کنترل smc و pd استفاده می‌شود. با بهره‌گیری از تئوری پایداری لیاپانف، پایداری سیستم کنترل حلقه بسته، با قانون pd-smc، نشان داده خواهد شد. دیده می شود اگر بهره های قانون pd-smc در یک نامساوی ماتریسی صدق کنند آن گاه با استفاده از قانون pd-smc، دینامیک بازوی ربات دو درجه آزادی پایدار مجانبی می‌گردد. در نتیجه، خطای ردیابی و مشتق‌های مرتبه اول و دوم آن به صفر همگرا خواهد شد. برای ارزیابی سیستم کنترل طراحی شده، ابتدا با روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک، یک مساله مینیمم‌یابی حل شده و پارامترهای قانون pd-smc تنظیم می‌شود. سپس این قانون کنترل در یک ربات دو درجه آزادی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی‌های انجام شده، کارآمدی و مقاوم بودن روش کنترل طراحی شده را در مقایسه با سایر روش‌ها نشان می‌دهد.

Design and Tuning of Robust ProportionalDerivative SlidingMode Control (PD-SMC) in Stabilization of 2DOF Robot Manipulator

A proportionalderivative slidingmode control (PD-SMC) scheme is addressed for tracking problem of a twodegree of freedom robot manipulator. The slidingmode control (SMC) may be a robust method in presence of parameters change and system uncertainties. In a typical control problem, the proportionalderivative (PD) control law provides a fast response while the stability of the closed loop system is increased. Hence a two degree of freedom robot manuplator is considered. Then the asymptotic stability of closed loop system with the PD-SMC policy would be shown by using of the wellknown Lyapunov stability theory. As a result of this paper, the asymptotic stability criteria would be checked in term of some simple matrix inequalities. Having satisfaction of such matrix inequalities in the tracking problem of the robot manipulator, the tracking error and its derivative would be converged to zero. In order to compare the results with the other control approaches, the controller parameters are firstly tuned in an optimization way via the genetic algorithm (GA) method. Then some numerical examples are provided to show the effectiveness and robustness of the PD-SMC in comparing with the existing methods.