Discrete-time repetitive optimal control: Robotic manipulators

اين مقاله، كنترل بهينه تكراري گسسته-زمان بازوهاي رباتيك الكتريكي با بكارگيري تخمين گر عدم قطعيت را پيشنهاد مي دهد. روش كنترل پيشنهادي براي اجراي حركت تكراري به كار مي رود كه بسياري از كاربردهاي صنعتي بازوهاي رباتيك را در بر مي گيرد. اين نوع كنترل، در گروه كنترل بر مبناي گشتاور قرار دارد كه در آن گشتاور مفاصل توسط موتورهاي جريان-مستقيم در مود جريان توليد مي شود. جريان موتور توسط كنترل كننده تناسبي-انتگرالي تنظيم مي شود. نوآوري مقاله، بهبود بكارگيري كنترل درجه دوم خطي گسسته-زمان براي بازوي رباتيك است كه سيستمي نامعين و غيرخطي مي باشد. براي اين منظور، مدل تغيير پذير با زمان خطي گسسته-زمان جديد براي سيستم رباتيك معرفي مي شود. سپس، تخمين گر عدم قطعيت تاخير زماني به كنترل درجه دوم خطي گسسته-زمان اضافه مي شود تا عدم قطعيت و بخش غيرخطي مدل را جبران نمايد. روش كنترل پيشنهادي توسط تحليل پايداري تاييد مي گردد. نتايج شبيه-سازي، برتري كنترل بهينه تكراري گسسته- زمان پيشنهادي را بر كنترل درجه دوم خطي گسسته-زمان نشان مي دهد.

This paper proposes a discrete-time repetitive optimal control of electrically driven robotic manipulators using an uncertainty estimator. The proposed control method can be used for performing repetitive motion, which covers many industrial applications of robotic manipulators. This kind of control law is in the class of torque-based control in which the joint torques are generated by permanent magnet dc motors in the current mode. The motor current is regulated using a proportional-integral controller. The novelty of this paper is a modification in using the discrete-time linear quadratic control for the robot manipulator, which is a nonlinear uncertain system. For this purpose, a novel discrete linear time-variant model is introduced for the robotic system. Then, a time-delay uncertainty estimator is added to the discrete-time linear quadratic control to compensate the nonlinearity and uncertainty associated with the model. The proposed control approach is verified by stability analysis. Simulation results show the superiority of the proposed discrete-time repetitive optimal control over the discrete-time linear quadratic control.