كنترل ارتعاشات بازوي انعطاف‌پذير با استفاده از روش شكل دهي ورودي چند مُدي مستقيم

Vibration control of flexible link manipulator using a direct multi-mode input shaping method

بازوهاي انعطاف‌پذير به دليل ساختار انعطاف‌پذير خود داراي كاربرد‌هاي متنوعي در صنايع مختلف مي‌باشند. از جمله چالش‌هاي اساسي در كنترل بازوي انعطاف‌پذير كنترل و كاهش ارتعاشات به وجود آمده در حين عملكرد اين بازوها است. روش شكل دهي ورودي به عنوان روشي براي مقابله با اين مسئله مطرح شده است. مبناي اين روش عدم تحريك فركانس‌هاي تحريك بازو مي‌باشد. بدليل وجود چند مد فركانسي در بازوي انعطاف‌پذير بهتر است از روش‌هاي شكل دهي ورودي براي چند مد فركانسي استفاده شود تا ارتعاشات به نحو احسن كنترل شوند. دو روش اصلي كانولوشون و مستقيم براي طراحي شكل دهنده ورودي چند مدي وجود دارد. روش كانولوشن متداول ترين روش مي‌باشد و مبناي آن طراحي شكل دهنده براي هر مد بصورت مجزا و كانولوشون شكل دهنده‌ها در يكديگر است اما در مقابل روش مستقيم شكل دهنده را بطور همزمان براي تمامي ‌مد‌ها طراحي مي‌كند. چالش اصلي در طراحي شكل دهنده چند مدي مستقيم ، حل معادلات و مسئله بهينه سازي موجود مي‌باشد. در اينجا با كمك روش بهينه سازي برنامه ريزي درجه دوم متوالي اين شكل دهنده طراحي و سپس عملكرد مناسبش بر روي بازوي انعطاف‌پذير مدل شده با كمك روش روش المان محدود بررسي شده است.

Flexible manipulators have a wide range of applications due to their flexible structure. One of the main challenges about controlling a flexible manipulator is to control and reduce vibrations have been generated during the performance of these links. Input shaping method is proposed as a suitable method to contrast with these problems. The proposed method is based on non-stimulation of natural frequency of the link. In flexible manipulators, because of existence multiple frequency modes, using input shaping method for multi-frequency modes is much more suitable to effecive control of vibrations. There are two main methods in order to design mult-mode input shaper that are direct and convolution method. Convolution is the most common method that is based on seprate design a shaper for each mode and convolution of shapers into each others, however the direct method is based on synchronous design of shaper for all modes. The main challenge in design a direct multi-mode shaper is solving existing equations and optimization problem. Here, the shaper is designed by using a sequential quadratic programming optimization method.Finally a flexible manipulator is modeled and then it has been analyzed by finite element method.