شبیه‌سازی و کنترل مود لغزشی- تطبیقی ربات تعادلی دوچرخ با معادلات دینامیکی بهبود یافته

در این مقاله، کنترل ربات تعادلی دوچرخ بر اساس مدل بهبود یافته ربات ارایه شده است. مساله ربات تعادلی دو چرخ به دلیل وجود قیود غیر هولونومیک، کمبود عملگر و ناپایداری ذاتی مساله ای جالب و چالش برانگیز در علم دینامیک و کنترل است. در پژوهشی که پیش از این توسط نویسندگان مقاله صورت گرفته، معادلات دینامیکی بهبود یافته ربات دوچرخ محاسبه و اعتبارسنجی شده است که تفاوت آن با مدل‌های پیشین وجود یک ترم غیرخطی است. نشان داده شده که اگر ربات در مسیر غیر مستقیم حرکت کند، وجود این ترم غیرخطی در طراحی کنترلر تاثیر بسزایی دارد. در این مقاله از کنترلرهای مود لغزشی- تطبیقی بر مبنای دینامیک صفر استفاده شده است. این کنترلر به گونه ای طراحی شده است که می تواند بدنه ربات را در وضعیت تعادل نگاه دارد، در حالی که خطای شتاب و موقعیت رو به جلو را صفر می کند و سرعت دورانی مطلوب را نیز برای ربات فراهم می سازد. در ادامه، با استفاده از تیوری پایداری لیاپانوف، لم باربالت و قضیه مجموعه های ناوردای لاسال اثبات شده، که سیستم مدار بسته به صورت مجانبی فراگیر پایدار است. نتایج شبیه سازی ها کارآمدی کنترلر ارایه شده را نشان می دهد.