كنترل تطبيقي ربات موازي 3PUU روي مسيرهاي بهينه توليد شده توسط الگوريتم جستجوي هارموني

Adaptive control of a 3-PUU parallel robot on optimized trajectories generated by harmony search algorithm

در اين مقاله به طراحي كنترل كننده تطبيقي به صورت تلفيقي از روش خطي‌سازي بازخوردي و تئوري پايداري لياپانوف، براي يك ربات موازي پرداخته شده است. با در نظر گرفتن يك مكانيزم موازي سه درجه آزادي براي ربات كه سبب حركت انتقالي خالص در مجري نهايي مي‌شود، ابتدا معادلات حاكم بر سينماتيك و معادلات قيد به دست آمده و سپس به منظور كنترل ربات، مدل ديناميكي سيستم مقيد با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده است. پس از استخراج مدل ديناميكي ربات مورد مطالعه، با استفاده از الگوريتم جستجوي هارموني، دو مسير بهينه براي مجري نهايي در حضور موانع، براي رديابي توسط ربات طراحي شده است. يك تابع هدف بر اساس دستيابي به كوتاه‌ترين مسير و عدم برخورد با موانع با حفظ فاصله حاشيه‌اي از آنها تعريف شده است. مسير اول، يك مسير دو بعدي در حضور چهار مانع دايره‌اي و مسير دوم، يك مسير سه بعدي در حضور سه مانع كروي مي باشد. عملكرد كنترل كننده طراحي شده در شرايط مختلف از جمله در حضور اغتشاش خارجي و تغيير پارامترهاي سيستم، شبيه‌سازي و مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهند كه كنترل كننده تطبيقي پيشنهادي با وجود اغتشاش خارجي و عدم قطعيت و تغيير در پارامترهاي مدل، قادر به كنترل حركت مجري نهايي روي مسيرهاي طراحي شده با عملكرد مطلوب مي‌باشد.

In this paper, design of an adaptive controller, as a combination of feedback linearization technique and Lyapunov stability theory, is presented for a parallel robot. Considering a three degree-of-freedom parallel mechanism of the robot, which serves pure translational motion for its end-effector, kinematic and constraint equations are derived. Then the dynamic model of the constrained system is extracted via Lagrange’s method to be used in the robot control. Two optimized trajectories are designed for the endeffector in the presence of some obstacles using harmony search algorithm to be tracked by the robot. An objective function is defined based on achieving the shortest path and also avoiding collisions with the obstacles keeping a marginal distance from each obstacle. The first trajectory is a 2D path with four circular obstacles and the second is a 3D path with three spherical obstacles. Performance of the designed controller is simulated and studied in conditions including external disturbances and varying system parameters. The results show that the proposed adaptive controller has a suitable performance in control of the end-effector to track the designed trajectories in spite of external disturbances and also uncertainty and variation of the model parameters.