Phương pháp điều khiển bền vững mới cho tay máy robot công nghiệp sử dụng kết hợp bộ quan sát trượt bậc cao thời gian cố định với thuật toán điều khiển trượt

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Lê Tiến Dũng, Võ Anh Tuấn, Nguyễn Ngọc Hoài Ân

Từ khóa:

Điều khiển thời gian hữu hạn
Điều khiển thời gian cố định
Bộ quan sát trượt bậc cao
Điều khiển trượt đầu cuối nhanh
Phương pháp điều khiển dựa trên bộ quan sát

Tóm tắt

Bài báo đề xuất một thuật toán điều khiển bền vững mới sử dụng kết hợp bộ quan sát trượt bậc cao thời gian cố định với thuật toán điều khiển trượt cho tay máy robot công nghiệp. Đầu tiên, một một bộ quan sát trượt bậc cao được đề xuất để tính gần đúng những thành phần bất định. Sau đó, một thuật toán điều khiển trượt thời gian hữu hạn được thiết kế sử dụng mặt trượt đầu cuối nhanh toàn cục và luật điều khiển tiếp cận nhanh để đạt được sự hội tụ trong một thời gian hữu hạn toàn cục của hệ thống. Hệ thống điều khiển có được các ưu điểm như độ chính xác bám quỹ đạo cao, ít xảy ra hiện tượng rung động, hội tụ trong thời gian hữu hạn và bền vững trước các thành phần bất định. Tính ổn định và sự hội tụ của hệ thống điều khiển được chứng minh bằng lý thuyết Lyapunov. Các mô phỏng với một tay máy 3 bậc tự do được thực hiện để kiểm nghiệm tính hiệu quả và các ưu điểm của thuật toán điều khiển đề xuất.

Tài liệu tham khảo

    [1] N. Derbel, J. Ghommam, and Q. Zhu, Applications of sliding mode control, vol. 79. Springer, 2017.
    [2] S. Kamal, J. A. Moreno, A. Chalanga, B. Bandyopadhyay, and L. M. Fridman, “Continuous terminal sliding-mode controller”, Automatica, 2016.
    [3] L. Hui and J. Li, “Terminal sliding mode control for spacecraft formation flying”, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 45, no. 3, pp. 835–846, 2009.
    [4] M. Chen, Q.-X. Wu, and R.-X. Cui, “Terminal sliding mode tracking control for a class of SISO uncertain nonlinear systems”, ISA Trans., vol. 52, no. 2, pp. 198–206, 2013.
    [5] Y. Feng, X. Yu, and Z. Man, “Non-singular terminal sliding mode control of rigid manipulators”, Automatica, vol. 38, no. 12, pp. 2159–2167, 2002.
    [6] V. A. Tuan and H.-J. Kang, “A New Finite-time Control Solution to The Robotic Manipulators Based on The Nonsingular Fast Terminal Sliding Variables and Adaptive Super-Twisting Scheme”, J. Comput. Nonlinear Dyn., 2018.
    [7] S. Yu, X. Yu, B. Shirinzadeh, and Z. Man, “Continuous finite-time control for robotic manipulators with terminal sliding mode”, Automatica, vol. 41, no. 11, pp. 1957–1964, 2005.
    [8] X. Yu and M. Zhihong, “Fast terminal sliding-mode control design for nonlinear dynamical systems”, Circuits Syst. I Fundam. Theory …, vol. 49, no. 2, pp. 261–264, 2002.
    [9] C. U. Solis, J. B. Clempner, and A. S. Poznyak, “Fast terminal sliding-mode control with an integral filter applied to a Van Der Pol oscillator”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 7, pp. 5622–5628, 2017.
    [10] S. Amirkhani, S. Mobayen, N. Iliaee, O. Boubaker, and S. H. Hosseinnia, “Fast terminal sliding mode tracking control of nonlinear uncertain mass--spring system with experimental verifications”, Int. J. Adv. Robot. Syst., vol. 16, no. 1, p. 1729881419828176, 2019.
    [11] H. Pan, G. Zhang, H. Ouyang, and L. Mei, “A Novel Global Fast Terminal Sliding Mode Control Scheme For Second-Order Systems”, IEEE Access, 2020.
    [12] S. Yu, G. Guo, Z. Ma, and J. Du, “Global fast terminal sliding mode control for robotic manipulators”, Int. J. Model. Identif. Control, vol. 1, no. 1, pp. 72–79, 2006.
    [13] S. Mobayen, F. Tchier, and L. Ragoub, “Design of an adaptive tracker for n-link rigid robotic manipulators based on super-twisting global nonlinear sliding mode control”, Int. J. Syst. Sci., vol. 48, no. 9, pp. 1990–2002, 2017.
    [14] Y. Wang, K. Zhu, F. Yan, and B. Chen, “Adaptive super-twisting nonsingular fast terminal sliding mode control for cable-driven manipulators using time-delay estimation”, Adv. Eng. Softw., vol. 128, pp. 113–124, 2019.
    [15] J. Fei and W. Yan, “Adaptive control of MEMS gyroscope using global fast terminal sliding mode control and fuzzy-neural-network”, Nonlinear Dyn., vol. 78, no. 1, pp. 103–116, 2014.
    [16] X.-G. Yan and C. Edwards, “Nonlinear robust fault reconstruction and estimation using a sliding mode observer”, Automatica, vol. 43, no. 9, pp. 1605–1614, 2007.
    [17] Q. Shen, B. Jiang, and V. Cocquempot, “Adaptive fuzzy observer-based active fault-tolerant dynamic surface control for a class of nonlinear systems with actuator faults”, IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 22, no. 2, pp. 338–349, 2014.
    [18] J.-H. Park, S.-H. Kim, and T.-S. Park, “Approximation-free output-feedback control of uncertain nonlinear systems using higher-order sliding mode observer”, J. Dyn. Syst. Meas. Control, vol. 140, no. 12, 2018.
    [19] J.-H. Park, S.-H. Kim, and T.-S. Park, “Output-feedback adaptive neural controller for uncertain pure-feedback nonlinear systems using a high-order sliding mode observer”, IEEE Trans. neural networks Learn. Syst., vol. 30, no. 5, pp. 1596–1601, 2018.
    [20] Y. Yin et al., “Observer-based adaptive sliding mode control of NPC converters: An RBF neural network approach”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, no. 4, pp. 3831–3841, 2018.
    [21] H. K. Khalil, “Cascade high-gain observers in output feedback control”, Automatica, vol. 80, pp. 110–118, 2017.
    [22] S. Hwang and H. S. Kim, “Extended disturbance observer-based integral sliding mode control for nonlinear system via T--S fuzzy model”, IEEE Access, vol. 8, pp. 116090–116105, 2020.
    [23] Z. Zuo, “Non-singular fixed-time terminal sliding mode control of non-linear systems”, IET Control theory Appl., vol. 9, no. 4, pp. 545–552, 2014.
    [24] C. Edwards and Y. Shtessel, “Adaptive dual-layer super-twisting control and observation”, Int. J. Control, vol. 89, no. 9, pp. 1759–1766, 2016.
    [25] H. Pan, G. Zhang, H. Ouyang, and L. Mei, “Novel Fixed-Time Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control for Second-Order Uncertain Systems Based on Adaptive Disturbance Observer”, IEEE Access, vol. 8, pp. 126615–126627, 2020.
    [26] V. Utkin and J. Y. Gulder, “Shi j.”, Sliding Mode Control Electromechanical Syst. Teylor Fr., 1999.
    [27] S. B. Niku, Introduction to robotics: analysis, control, applications. John Wiley & Sons, 2020.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

May 31, 2021
Download
PDF
Cách trích dẫn
Lê Tiến Dũng, Võ Anh Tuấn, Nguyễn Ngọc Hoài Ân. “Phương pháp điều khiển bền vững mới Cho Tay máy Robot công nghiệp sử dụng kết hợp bộ Quan sát trượt bậc Cao thời Gian cố định với thuật toán điều khiển trượt”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 19, số p.h 5.1, Tháng Năm 2021, tr 22-28, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/7494.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##