طراحی و پیاده‌سازی عملی کنترل‌کننده خطی‌ساز پسخور تطبیقی مبتنی بر رویت‌گر حالت توسعه‌یافته برای بازوی اهرمی با مفصل انعطاف‌پذیر

در این مقاله به طراحی و پیاده‌سازی عملی یک کنترل‌کننده مبتنی بر خطی‌ساز پسخور برای بازوی اهرمی با مفصل انعطاف‌پذیر در حضور اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت‌های مدل پرداخته می‌شود. برای دسترسی به یک مدل دینامیکی با مرتبه کاهش‌یافته، اما دقیق و قابل‌اطمینان از سیستم جهت استفاده در طراحی کنترل کننده، یک رویت‌گر حالت توسعه‌یافته پیشنهاد می‌شود. در روش پیشنهادی، با در نظر گرفتن جمله دربرگیرنده ی عدم قطعیت‌های مدل و اغتشاشات خارجی سیستم به‌عنوان یک متغیر حالت جدید، تخمینی از این متغیر در کنار سرعت زاویه‌ای بازو با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری مربوط به موقعیت زاویه‌ای بازو ارائه می‌شود. کنترل‌کننده طراحی‌شده مبتنی بر این رویت گر می تواند خود را با شرایط واقعی تطبیق داده و در هرلحظه اطلاعات مربوط به عدم قطعیت‌های مدل و اغتشاشات خارجی را استفاده نماید. سیستم‌ کنترلی با و بدون استفاده از رویت گر به‌صورت آزمایشگاهی برای بازوی اهرمی با مفصل انعطاف‌پذیر پیاده‌سازی می‌شود. نتایج حاصل حاکی از این است که اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت‌های موجود در سیستم به‌صورت برخط به‌خوبی تخمین زده‌شده و به کنترل‌کننده ارسال می گردد. بدین ترتیب کنترل‌کننده‌ی تطبیقی طراحی‌شده می تواند با بهره‌گیری از اطلاعات فقط یک حسگر به‌واسطه‌ی استفاده از مدل کاهش‌یافته، مسیرهای مختلف برای بازوی اهرمی با مفصل انعطاف پذیر را با دقت بالایی در شرایط واقعی ردیابی کند. همچنین، الگوریتم پیشنهادی به دلیل حجم محاسبات کم، سریع بوده و برای پیاده‌سازی عملی مناسب است.

design and experimental implementation of an adaptive feedback linearization controller based on extended state observer for a flexible-joint arm

this study deals with the design and experimental implementation of an adaptive feedback linearization controller for a flexible joint lever-arm (fjla) in the presence of uncertainties and external disturbances. an extended state observer is proposed to upgrade the reduced-order model to an accurate and reliable model with the same order. in the proposed method, the uncertainties and external disturbances are assumed as an extended state and the link position information is used to estimate this state in combination with the angular velocity of the link states. the control system designed based on the proposed observer can adapt itself to real conditions, and use enough information about uncertainties and disturbances. the proposed controller with and without using the observer is examined on a fabricated flexible-joint lever arm. the results indicate that the uncertainties and disturbances are well estimated online for being used in the controller. therefore, the proposed adaptive controller using just one sensor has a higher accuracy in controlling the position of the fjla under different trajectories. also, the proposed control method is fast and suitable for online implementation.