طراحی کنترل کننده نظارتی با استفاده از رویتگر اغتشاش غیرخطی برای یک بازوی رباتیکی

از خصوصیات سیستم های فیزیکی وجود اغتشاش و عدم قطعیت است که می‌تواند موجب کاهش کارایی و یا نا‌پایداری در سیستم‌های صنعتی ‌گردد. بازوی رباتیک نیز یکی از سیستم های پرکاربرد در صنعت است که به‌شدت تحت تاثیر اغتشاش‌های گوناگون قرار می‌گیرد. ایجاد فرایند کنترلی مناسب جهت حذف اغتشاش یکی ازملزومات استفاده از این سیستم‌ها می‌باشد. از طرفی، بازوی رباتیک سیستمی به‌شدت غیرخطی دارد، بنابراین برای تخمین اغتشاشات ورودی به آن، نیاز به استفاده از تخمین گری است که برای سیستم‌های غیرخطی نیز کارا باشد. در این مقاله از رویتگر اغتشاش غیرخطی[1] برای تخمین اغتشاش ثابت و اغتشاش نوسانی موجود در بازوی ربات استفاده شده است. از طرفی، کنترل‌کننده‌های عادی توانایی مقابله با اغتشاشات متفاوت را نداشته و نیاز به کنترل‌کننده ی‌ دیگری که دربرابر اغتشاشات و عدم قطعیت ها مقاوم باشد احساس می‌شود. لذا این مقاله ساختار کنترل‌کننده نظارتی را برای پایداری و حذف اغتشاش‌ پیشنهاد می‌دهد. کنترل نظارتی شامل دو سطح است که سطح اول برای شرایط بدون اغتشاش طراحی شده است و سطح دوم در هنگام شناسایی اغتشاش و یا شرایط غیرعادی وارد عمل می‌گردد. در این مقاله، سطح اول کنترلی از pd جهت پایدارسازی در حال عادی استفاده می‌نماید، لیکن ازآنجاکه pd به‌تنهایی توانایی مقابله با اغتشاش‌ها و عدم قطعیت‌ها را ندارد، ساختار کنترل‌کننده نظارتی وارد عمل شده و برای پایداری و حذف اغتشاش‌ از کنترل‌کننده مد لغزشی smc بهره خواهد برد. در واقع روش پیشنهادی، برپایه‌ی اغتشاش‌های پیش بینی شده تصمیم می‌گیرد که از کدام سطح کنترلی استفاده نماید و سیگنال کنترلی مناسب را برای پایداری مجانبی سیستم تولید کند. به علاوه،در  این مقاله اثبات می شودکه کنترل مد لغزشی ساده توانایی مقابله با اغشاش ناسازگار ربات را نداشته و برای پایدارسازی از کنترل مد لغزشی نوین(nsmc) استفاده می‌شود. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی  در چندین حالت شبیه‌سازی انجام‌شده است که نتایج عددی مزیت و کارایی کنترل‌کننده جدید پیشنهادی را نشان می دهد.

nonlinear disturbance observer-based supervisory control design for robotic manipulator

disturbance and uncertaities exist in industrial systems and greatly affect the performance and stability of these systems. the robotic manipulator is one the most widely used devices in the industry that is highly affected by various disturbances. hence establishing a proper control algorithm to estimate and eliminate disturbances seems crucial. since the robotic manipulator is a highly nonlinear system, we need to design a nonlinear disturbance observer. in this thesis a nonlinear disturbance observer is proposed to estimate the constant and oscillatory disturbances in the studied system. on the other hand, since proportional-derivative controllers (pd) are widely used in industrial systems, so in this thesis, a suitable proportional derivative controller will be designed. this controller is not capable of dealing with disturbances and uncertainties, so a new supervisory controller structure has been proposed to estimate disturbances and stabilize the system. the core of proposed controller uses a new sliding model controller. finally, some comparisions with pd and super twisting sliding mode controllers have been performed in several cases and the numerical results show the advantages of the proposed controller.