کنترل بهینه چندهدفه ربات اسکارا با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری

الگوریتم رقابت استعماری روش محاسبات تکاملی الهام گرفته از رفتارهای اجتماعی و سیاسی است که با تقلید از روند تکامل اجتماعی، اقتصادی و سیاسی کشورها و با مدل‌سازی ریاضی آن‌ها، ابزارهایی را در قالب مدونی ارائه می‌دهد که می‌توانند به حل مسائل پیچیده بهینه‌سازی کمک کنند. این الگوریتم جواب‌های مسئله بهینه‌سازی را در قالب کشورها نگریسته و سعی می‌کند در طی فرایندی تکرارشونده جواب‌ها را رفته‌رفته بهبود داده و درنهایت به جواب بهینه مسئله برسد. در این مقاله از این الگوریتم برای طراحی کنترل‌کننده بهینه برای یک بازوی ماهر صنعتی بهره گرفته شده است. رویکرد کنترلی اتخاذشده مبتنی بر کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی است. با توجه به ماهیت غیرخطی و تزویج بالای بازوی ماهر صنعتی، تنظیم پارامترهای کنترل‌کننده امری آسانی نیست چراکه اغلب روش‌های موجود در ادبیات کنترل برای سیستم‌های خطی نامتغیر بازمان تک‌ورودی-تک‌خروجی توسعه یافته‌اند. در این مقاله، با تبدیل مسئله طراحی کنترل‌کننده به یک مسئله بهینه‌سازی و با انتخاب یک تابع هزینه مناسب، فرآیند طراحی کنترل‌کننده به قسمی صورت می‌پذیرد که نه‌تنها سیستم حلقه-بسته پایداری را نتیجه دهد، بلکه خروجی‌های این سیستم‌ها از معیارهای کارایی مطلوبی برخوردار باشد. در این راستا ابتدا معادلات سینماتیکی و دینامیکی یک بازوی ماهر صنعتی با استفاده از روابط اویلر-لاگرانژ استخراج می‌شود. سپس از الگوریتم رقابت استعماری برای طراحی کنترل‌کننده‌های بهینه برای این سیستم غیرخطی دو ورودی-دو خروجی کمک گرفته می‌شود. نتایج شبیه‌سازی حاکی از عملکرد مطلوب این کنترل‌کننده است.