طراحی کنترل کننده چند متغیره موقعیت ربات به روش کنترل لغزشی همراه با کاهش نوسانات ناخواسته

مسئله ردیابی و تعقیب یک مسیر معین و مطلوب با خطای تعقیب ناچیز توسط ربات یکی از موضوعات مهم و باز تحقیقاتی می باشد. دینامیک غیر خطی و به شدت کوپل شده ربات و وجود نامعینی های مدلسازی از قبیل مشخص نبودن دقیق بار، ممان اینرسی مفاصل و مدل اصطکاک، از جمله مواردی هستند که می توانند پایداری یا عملکرد سیستم کنترل ربات را تقلیل دهند. کنترل با ساختار متغیر که به کنترل لغزشی نیز موسوم است، یکی از روش های بسیار مناسب جهت مقابله با خطای تعقیب مسیر و نامعینی های ساختاری و غیر ساختاری در سیستم ربات می باشد، با این وجود یکی از مشکلات اساسی که در کنترل لغزشی ممکن است ایجاد شود، پدیده چترینگ یا نوسانات ناخواسته حول سطح لغزش است. برای رفع این مشکل روش های مختلفی ارائه شده است که استفاده از لایه مرزی یکی از آن ها می باشد، لکن در روش مذکور علیرغم کاهش چترینگ، معمولا خطای تعقیب افزایش می یابد. در این پایان نامه یک کنترل کننده لغزشی با ساختار چند متغیره برای ربات ها، ارائه می شود که علاوه بر کاهش نوسانات ناخواسته سیگنال کنترل یا چترینگ، خطای تعقیب مسیر را نیز در حضور نامعینی های ساختاری ربات به خوبی کاهش داده و در عین حال سرعت پاسخ را هم افزون تر می نماید، نتایج شبیه سازی به خوبی موید این موضوع می باشند. همچنین ضمن ارائه قانون جدید کنترل، پایداری سیستم حلقه بسته نیز با استفاده از قضیه لیاپانوف تعمیم یافته برای سیستم های غیرخودگردان بررسی و تضمین می گردد. شایان ذکر است که اثبات پایداری سیستم کنترل پیشنهادی با معرفی یک تابع لیاپانوف جدید صورت می پذیرد. همگرائی مسیر حالت سیستم به سطح لغزش نیز با کمک قضیه لیاپانوف بررسی و بحثی پیرامون نحوه و زمان رسیدن به این سطح و ارتباط آن با چترینگ انجام خواهد شد. سایر رهیافت های کلاسیک کنترل ربات از جمله pd توسعه یافته، خطی سازی با فیدبک، pid متداول، pd با جاذبه و نیز کنترل کننده لغزشی معمولی و کنترل کننده قانون رسیدن، همگی با روش پیشنهادی مقایسه و شبیه سازی های لازم بر روی ربات با 6 درجه آزادی puma 560 انجام می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از برتری قانون لغزشی پیشنهادی از لحاظ کم کردن چترینگ ، افزایش سرعت پاسخ و نیز کاهش خطای تعقیب نسبت به سایر روش ها می باشد.