كنترل مقاوم مبتني بر روش كنترل بهينه يك عملگر الاستيكي مورد استفاده در مفصل زانو

Optimal Robust Control for a Series Elastic Actuator assisting Knee Joint

سيستم هاي توانبخشي نظير عملگرهاي الاستيكي سري چرخشي بايد بتوانند گشتاور دقيق مطلوب را توليد كنند. اين مقاله به منظور توانبخشي در مفصل زانوي افراد معلول، به موضوع كنترل يك عملگر الاستيكي سري چرخشي پرداخته تا بتواند يك حركت نرم در قدم زني افراد را فراهم نمايد. اين عمگرها داراي مقاومت غيرخطي ذاتي و نيز با عدم قطعيت هاي ديناميك مدل روبرو بوده كه چالش هايي در برابر كنترل دقيق آنها به وجود مي آورند. به منظور كنترل دقيق اين عملگرها، كنترل كننده علاوه بر كنترل گشتاور خروجي، مي بايد در برابر تغييرات پارامترها نيز مقاوم باشد. در اين مقاله يك كنترل كننده مقاوم مبتني بر نگرش بهينه طوري طراحي شده است كه علاوه بر ارتقاي عملكرد كنترلي در برابر عدم قطعيت ها نيز مقاوم باشد. مقايسه خروجي سيستم حلقه بسته با اعمال روش پيشنهادي نسبت به روش هاي مرسوم نظير كنترل كننده مد لغزشي و كنترل كننده مد لغزشي-تطبيقي، به كمك شبيه سازي صورت گرفته است.

Rehabilitation and assistive systems such as rotary series elastic actuators (RSEA) should provide the desired torque precisely. In this paper, to improve the life quality of those who suffer from weak knees, the control problem of a rotary series elastic actuator (RSEA) has been studied in order to generate soft human walking motion. These actuators produce the require torque, but the nonlinear resistive and inertia loads inherent in the actuators, set challenges to generate the desired torque accurately. The nonlinear resistive factors and uncertainties in plant dynamics which make the precise torque control difficult should be considered. In this paper, a robust controller based on an optimized control approach is designed to enhance control performance and provide the robustness for modeling uncertainties. The simulation is used to compare the output results of the proposed algorithm with the conventional methods such as sliding mode and adaptive-sliding mode controllers.