مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

طراحی، ساخت و کنترل مقاوم تطبیقی ربات شبیه ساز حرکت سه درجه آزادی به روش طراحی مبتنی بر مدل

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
3 مربی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
چکیده
در این مقاله، کنترل مقاوم تطبیقی یک ربات شبیه ساز حرکت سه درجه آزادی، به منظور تست سخت افزار در حلقه واحدهای سنسوری با ابعاد و جرم مشخص مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، ساختار کلی ربات معرفی گردیده و سپس معادلات الکترومکانیکی حاکم بر سیستم به روش تکراری نیوتن_اویلر استخراج شده است. در ادامه با توجه به مدل الکترومکانیکی و در نظر گرفتن عدم قطعیت ها، یک کنترلر تطبیقی فازی مد لغزشی برای شبیه ساز حرکت طراحی شده و پس از شبیه سازی، روی سیستم پیاده سازی شده است. نتایج پیاده سازی، نشان از عملکرد مناسب کنترلر در دنبال کردن فرمان های مطلوب در حضور عدم قطعیت ها دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهند که اضافه کردن یک سیستم فازی جهت تعیین حد اشباع عملگرهای مفصلی، لرزش ناشی از ساختار کنترل مد لغزشی را کاهش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] M.C. John, E.W. Kenneth, History of flight motion simulators used for hardware-in-the-loop testing of missile systems, Proc.SPIE, 1998, https://doi.org/10.1117/12.316388.
 
[2] H. Dong, X. Yang, H. Gao and X. Yu, "Practical Terminal Sliding-Mode Control and Its Applications in Servo Systems," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 70, no. 1, pp. 752-761, Jan. 2023, https://doi.org/10.1109/TIE.2022.3152018.
 
[3] M. Dorosti, J. Nobari, Kinematic and dynamic analysis of 3-DOF Rotary Table manipulator, Control and Decision Conference ,2009,  
 
[4] G. Singh, M.P. Nandakumar, S. Ashok, Adaptive Fuzzy-PID and Neural Network Based Object Tracking Using a 3-Axis Platform, 2016 IEEE International Conference on Engineering and Technology (ICETECH), 2016, pp. 1012-1017, https://doi.org/10.1109/ICETECH.2016.7569402.
 
[5] X. Zhang, Y. Zhao, K. Guo, G. Li, N. Deng, An Adaptive B-Spline Neural Network and Its Application in Terminal Sliding Mode Control for a Mobile Satcom Antenna Inertially Stabilized Platform, Sensors 17(5) (2017),   https://doi.org/10.3390/s17050978.
 

[6] Zunfeng Du, Xiangyu Chen, Qingwei Zhang, Yuan Yang, An extended state observer-based sliding mode control method for hydraulic servo system of marine stabilized platforms, Ocean Engineering,Volume 279, 2023, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114386.

 

[7] Mingzhe Zhao, Hengxiang He, A method for improving the tracking accuracy of photoelectric stabilized platform, Proc. SPIE 13231, 4th International Conference on Laser, Optics, and Optoelectronic Technology (LOPET 2024), 1323123 (16 August 2024), https://doi.org/10.1117/12.3040304.

 
[8] Y. Xie, M. Vilathgamuwa, K.J. Tseng, N. Nagarajan, Modeling and robust adaptive control of a 3-axis motion simulator,  Conference Record of the 2001 IEEE Industry Applications Conference. 36th IAS Annual Meeting (Cat. No.01CH37248), 2001, pp. 553-560 vol.551,  https://doi.org/10.1109/IAS.2001.955475.
  
 [9] Y. Xie, D.M. Vilathgamuwa, T. King-Jet, Robust adaptive control of a three-axis motion Simulator with state observers, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 10(4) (2005) 437-448, https://doi.org/10.1109/TMECH.2005.852499.
 
[10]         W. Feng, X. Zhang, Controller Design for Three-Axis Stabilized Platform Using Adaptive Global Fast Terminal Sliding Mode Control with Non-Linear Differentiator, Energies 14(20) (2021),    https://doi.org/10.3390/en14206532.
 
[11] H. Saputra, A. Nurhakim, S. Utomo, Position Control of 1-DOF High-Precision Rotary Table using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) Controller, EMITTER International Journal of Engineering Technology, 7(2), (2019),511-523,
 
[12] M. Zarei, M. Arvan, A. Vali, F. Behazin, Back-stepping sliding mode control of one degree of freedom flight motion table, Asian Journal of Control 22(4) (2020) 1700-1713, https://doi.org/10.1002/asjc.2085.
 
[13] D. Haibin, W. Daobo, Y. Xiufen, Realization of nonlinear PID with feed-forward controller for 3-DOF flight simulator and hardware-in-the-loop simulation, Journal of Systems Engineering and Electronics 19(2) (2008) 342-345, https://doi.org/10.1002/asjc.2085.
 
[14] C. Yu et al, Research on High Precision Permanent Magnet Servo Control System of Airborne Stable Platform, 2020 IEEE 5th Information Technology and Mechatronics Engineering Conference (ITOEC), Chongqing, China, 2020, pp. 413-416,
 
[15] Xiangyang Liu, Jianliang Mao, Jun Yang, Shihua Li, Kaifeng Yang, Robust predictive visual servoing control for an inertially stabilized platform with uncertain kinematics, ISA Transactions, Volume 114, 2021, Pages 347-358, ISSN 0019-0578,
 
[16] Li, B.; Xie, X.; Liao, Y.; Fan, D. Research on High-Precision Dynamic Modeling and Performance Evaluation of Inertially Stabilized Platforms. Appl. Sci. 2024, 14, 6074,
 
[17]         M. Alras, P. Caspi, A. Girault, P. Raymond, Model-Based Design of Embedded Control Systems by Means of a Synchronous Intermediate Model,  2009 International Conference on Embedded Software and Systems, 2009, pp. 3-10,
دوره 33، شماره 6 - شماره پیاپی 159
بهمن و اسفند 1403
صفحه 3-15

  • تاریخ دریافت 07 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 14 مهر 1403
  • تاریخ پذیرش 27 آبان 1403