نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

کنترل مقاوم فازی رباتیک رانده شده با موتورهای سنکرون مغناطیس دائم در حضور عدم قطعیت برای کاربردهای نظامی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد برق، دانشکده برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر ، بوشهر ، ایران
2 استادیار گروه الکترونیک دانشکده برق دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر ، بوشهر ، ایران
3 استادیار گروه کنترل دانشکده برق دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر ، بوشهر ، ایران
10.22034/joeds.2024.464811.1052
چکیده
موتورهای سنکرون مغناطیس دائم به دلیل مزایای متعدد ازجمله چگالی توان بالا، بازده بالا، نویز پایین، تعمیر و نگهداری ساده و ارزان در کاربردهای نظامی استفاده می شوند. در این مقاله، یک کنترل‌کننده مقاوم فازی مستقل از مدل برای بازوی مکانیکی ربات ارائه می‌شود که توسط موتورهای سنکرون مغناطیس دائم هدایت می‌شوند. اگرچه روش‌های کنترل مقاوم به منظور غلبه بر عدم قطعیت‌ها که شامل عدم قطعیت پارامتری، دینامیک مدل نشده و اغتشاش خارجی هستند، پیشنهاد شده‌اند ولی به دلیل پیچیدگی دینامیک‌ ربات با مشکل مواجه هستند. یک سیستم فازی می‌تواند به عنوان یک تقریب‌گر عمومی برای تقریب هر تابع غیرخطی استفاده شود. در این مقاله، با توجه به اینکه مفصل های بازوی ربات، گشتاورهای بار PMSM ها هستند، عدم قطعیت های مربوط به دینامیک بازوی ربات به معادلات ولتاژ PMSM ها منتقل شده است. عدم قطعیت‌ها در قانون کنترل با استفاده از سیستم‌های فازی تخمین و جبران می‌شوند. برخلاف بسیاری از کارهای مرتبط قبلی که معادلات الکتریکی PMSM را نادیده می‌گیرند، هر دو معادلات الکتریکی و مکانیکی در نظر گرفته شده‌اند. بر اساس لم باربالات، همگرایی مجانبی خطای ردیابی به صفر تضمین شده است. مطالعه موردی یک بازوی ربات هنرمند است که توسط PMSM ها هدایت می شود. در مقایسه با یک کنترل کننده مقاوم برای یک بازوی ربات تک مفصلی که توسط PMSM فعال می شود، روش پیشنهادی به دلیل پاسخ های سریع تر و صاف تر، برتر است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که خطای تنظیم خیلی سریع به صفر می رسد (کمتر از2/1 ثانیه).
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Fuzzy Robust Control of Robotic driven by Permanent magnet synchronous motors in the presence of uncertainty for Military applications

نویسندگان English

Sorush Zahedi 1
Abdolrasool Ghasemi 2
Siamak Azargoshasb 3
Najmeh Cheraghi-Shirazi 2
1 MSc., Faculty of Electrical Engineering, Islamic Azad University, Bushehr, Iran
2 Assistant professor, Faculty of Electrical Engineering, Islamic Azad University, Bushehr, Iran
3 Assistant Prof., Faculty of Electrical Engineering, Islamic Azad University, Bushehr, Iran
چکیده English

Permanent Magnet Synchronous Motors are used in military applications due to their numerous advantages, including high power density, high efficiency, low noise, and simple and inexpensive maintenance. This paper, a model-independent adaptive fuzzy robust controller is presented for a mechanical robot arm driven by permanent magnet synchronous motors. Although robust control methods have been proposed in order to overcome the uncertainties that include parametric uncertainty, unmodeled dynamics, and external disturbances, they face problems due to the complexity of robot dynamics. A fuzzy system can be used as a general approximator to approximate any nonlinear function. In this article, considering that the joints of the robot arm are the load torques of PMSMs, the uncertainties related to the dynamics of the robot arm have been transferred to the voltage equations of PMSMs. Uncertainties in the control law are estimated and compensated using fuzzy systems. Unlike many previous related works that ignore the electrical equations of PMSM, both electrical and mechanical equations are considered. Based on Barblat's lemma, the asymptotic convergence of the tracking error to zero is guaranteed. A case study is an artist robot arm driven by PMSMs. Compared to a robust controller for a single-joint robot arm actuated by PMSM, the proposed method is superior due to faster and smoother responses. The simulation results show that the regulation error quickly drops to zero (less than 1.2 sec).

کلیدواژه‌ها English

Robust Control
Uncertainty
Fuzzy Control
Permanent Magnet Synchronous Motors
Robot Manipulators