طراحی کنترل کننده مود لغزشی و مودلغزشی تطبیقی برای ربات موازی شبیه سازهای حرکتی با محرک های دورانی

در این پژوهش تحلیل سینماتیک و دینامیک ربات موازی شبیه سازهای حرکتی با محرک های دورانی، کنترل موقعیت پارامترهای فضای کار این ربات با بکارگیری روش کنترل مقاوم مودهای لغزشی، راه اندازی نمونه آزمایشگاهی ربات و پیاده سازی کنترل کننده های pid و مود لغزشی بر روی ربات مدنظر قرار گرفته است. ربات مورد بررسی از سکوی ثابت، صفحه متحرک، شش بازوی دورانی (مجهز به سیستم محرک) متصل به سکوی ثابت و شش بازوی میانی تشکیل شده که توسط اتصالات گوی و کاسه و یونیورسال به صفحه متحرک و بازوهای دورانی متصل می شوند. روابط سینماتیکی ربات با لحاظ کردن قیود حرکتی مفاصل، بصورت جبری و دیفرانسیلی استخراج شده و حل سینماتیک مستقیم و معکوس ربات صورت پذیرفته است. معادلات دینامیکی کامل غیر خطی ربات با استفاده از روش لاگرانژ برای سیستم های مقید، بدست آمده است. سپس با حذف ضرایب لاگرانژ به کمک ماتریس مکمل متعامد ماتریس ژاکوبین قید، فرم کاهش یافته معادلات جهت طراحی کنترل کننده استخراج شده است. در مدل سازی سینماتیکی و دینامیکی ربات از لقی و انعطاف پذیری مفاصل همچنین اصطکاک در مفاصل صرف نظر شده است. به دلیل این که ربات مورد مطالعه همانند اغلب ربات ها در معرض اغتشاشات و نامعینی ها قرار دارد، کنترل کننده های مقاومی برای آن طراحی شده است. برای این منظور روش کنترلی مود های لغزشی به عنوان روشی مقاوم در برابر نامعینی ها و اغتشاشات برای کنترل موقعیت ربات در فضای کار بکار گرفته شده است. بررسی پایداری این روش کنترلی با استفاده از روش لیاپانوف، منجر به تشکیل نامعادلاتی می شود که شرایط پایداری سیستم هستند و با استفاده از آن ها ضرایب مقاوم سازی کنترل کننده طراحی می گردد؛ با توجه به این نکته که معادلات دینامیکی مستقل ربات بصورت تحلیلی یا فرم بسته قابل استخراج نبوده است برای نزدیک شدن به اثبات پایداری کنترل کننده ی طراحی شده، نامعادلات مذکور، با روندی منطقی، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی عمل کرد کنترل کننده طراحی شده، اغتشاشات خارجی به صورت نیروهایی وارد بر صفحه ی متحرک مدل شده است؛ همچنین جرم و پارامترهای اینرسی صفحه ی متحرک به عنوان نامعینی ساختاری سیستم و مکان مرکز جرم صفحه ی متحرک در راستای قائم به عنوان نامعینی غیر ساختاری در مدل سازی لحاظ شده اند. سپس عمل کرد کنترل کننده در قالب شبیه سازی های مختلف مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. سپس به منظور بهبود عمل کرد کنترل کننده و کاهش خطای ردیابی سیستم با ترکیب روش کنترل تطبیقی و مودهای لغزشی به طراحی کنترل کننده ی قدرتمند مود لغزشی- تطبیقی پرداخته شده است. هچنین عمل کرد کنترل کننده های گشتاور محاسبه شده، مودهای لغزشی و مود لغزشی- تطبیقی در شرایط مختلف برای سیستم مقایسه شده است. به منظور پیاده سازی کنترل کننده بر روی ربات، طراحی کنترل کننده ی مودهای لغزشی در فضای مفاصل نیز صورت پذیرفته و نهایتا به راه اندازی و پیاده سازی کنترل کننده های pid و مودهای لغزشی پرداخته شده است.