به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « کنترل مد لغزشی » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «کنترل مد لغزشی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • فاطمه قادری، علیرضا طلوعی*، رضا قاسمی
    این مقاله باهدف کنترل پرواز گروهی بالگردهای بدون سرنشین تدوین شده است. متدولوژی حل شامل مدل سازی دینامیکی بالگرد، طراحی کنترل کننده و درنهایت طراحی کنترل شکل دهی است. پس از ارایه معادلات دینامیکی حاکم بر پرنده با استفاده از روش نیوتن اویلر به دلیل معماری ساده و توانایی جداسازی سیستم های چند متغیره غیرخطی برای کنترل موقعیت و وضعیت، کنترل وارون دینامیک بالگردها اعمال شده است، همچنین کنترل پیش بین توسعه یافته نیز برای کنترل موقعیت و وضعیت بالگرد بکار رفت و نتایج حاصل از شبیه سازی این دو کنترلر با هم مقایسه شد که نشان از عملکرد بهتر کنترل پیش بین داشت. ازاین رو در طراحی کنترل شکل دهی، کنترل مستقل بالگردها به روش پیش بین انجام شد. به منظور کنترل شکل دهی نیز از روش مبتنی بر مدل پیرو پیشرو استفاده شده است. برای کنترل دینامیک خطای شکل دهی نیز کنترل کننده ی مد لغزشی انتگرالی بکار رفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی موفقیت ردیابی با افزایش تعداد بالگردها و در مسیر خطی و مارپیچ را در فرمان های کنترلی را نشان داد.
    کلید واژگان: بالگرد بی سرنشین, کنترل پیش بین, کنترل وارون دینامیک, کنترل مد لغزشی, کنترل شکل دهی}
    Fatemeh Ghaderi, Alireza Toloei *, Reza Ghasemi
    This article aims to control the group flight of unmanned helicopters. After presenting the dynamic equations using the Newton-Euler method, the dynamic inversion control has been applied to control the position and attitude of helicopters. generalized predictive control was also used to control the position and attitude of the helicopter. And the results of the simulation of these two controllers were compared, which showed the better performance of the predictive control. Therefore, in the design of the formation control, the independent control of the helicopters was done using the predictive control method. To control the formation, the method based on the leader-follower model has been used, An integral sliding mode controller is also used to control the dynamics of the formation error. The results of the simulation showed the success of the tracking by increasing the number of helicopters and the linear and spiral paths in the control commands.
    Keywords: Unmanned Helicopter, predictive control, Dynamic Inversion Control, Sliding mode control, formation control}
  • بابک تاران، مصطفی برغندان، علی اکبر پیر محمدی*، صالح مبین

    بازوهای ماهر موازی به دلایلی مانند دقت و صلبیت بالا، سرعت و شتاب زیاد و در مقابل، اینرسی پایین مورد توجه صنایع مختلف قرار دارند. کنترل این نوع سیستم ها به دلیل داشتن دینامیک پیچیده و غیرخطی با چالش هایی مواجه است. از میان روش های متعدد کنترل مسیر رباتها، روش های گشتاور محاسبه شده و کنترل مد لغزشی از روش های معروفی هستند که پیشنهاد می شوند. اما در کاربردهای عملی وقتی که سرعت ربات افزایش می یابد، تنظیم ضرایب کنترل کننده بسیار مشکل و وابسته به شرایط کاری ربات است و ربات نمی تواند با ضرایب ثابت و از پیش تعیین شده و تحت هر شرایطی به درستی کار کند. نوع مسیر، سرعت ربات در طول مسیر، شرایط اولیه عملگر نهایی ربات نسبت به مسیر و حتی سرعت نمونه برداری داده ها، از جمله عواملی هستند که با تغییر آنها، کنترل کننده دقت خود را از دست می دهد و در نتیجه لزوم باز طراحی و تغییر ضرایب کنترل کننده احساس می گردد. در این مقاله اشکالات این دو روش برای بکارگیری عملی روی یک ربات پنج بازویی موازی بررسی شده و سپس روشی ارایه شده است که بر مبنای روش کنترل مد لغزشی عمل می کند و به روش فازی ضرایب و بهره های کنترل کننده، تنظیم می شوند. عملکرد این روش به دو شکل مدلسازی در نرم افزار MATLAB و پیاده سازی بر روی ربات موازی صفحه ای به صورت آزمایشگاهی بررسی و با سایر روش ها مقایسه شده است.

    کلید واژگان: کنترل مد لغزشی, کنترل فازی, دینامیک ربات موازی صفحه ای, تنظیم برخط ضرایب کنترل, کنترل مقاوم}
    Babak Taran, Mostafa Barghandan, AliAkbar Pirmohammadi, Saleh Mobayen

    Parallel manipulators are of interest in various industries due to their high precision, rigidity, high speed and low inertia. Controlling these types of systems faces challenges due to their complex and non-linear dynamics. Among the many methods of controlling the path of parallel manipulators, computed torque and sliding mode methods are the famous methods that are proposed. In practical applications, when the speed of the robot increases, adjusting the controller parameters is very difficult and depends on the working conditions of the robot, so the robot cannot work properly with fixed and predetermined coefficients under any condition. The type of path, the speed of the robot along the path, the initial conditions of the end effector of the robot in relation to the path, and even the sampling time are factors that affect the accuracy of the controller, and by changing each of them, it may be necessary to redefine the parameters of the control system and change the control coefficients. In this article, a method is presented which is based on the sliding mode method and the coefficients of the control system are adjusted appropriately by changing the sliding surface and sliding speed using the fuzzy method. The performance of this method has been investigated in two ways: modeling in MATLAB software and real time applying it to a planar parallel robot.

    Keywords: Sliding mode control, fuzzy control, Parallel planar manipulator dynamics, on-line adjusting of controller parameters, Robust control}
  • افشین بنازاده*، حسین سعادت منش
    در این مقاله به منظور بهبود دقت تعقیب مانورهای تکراری در ربات های هوایی از روش کنترل کننده ی آموزش پذیر استفاده شده است. بدین منظور کنترل کننده ی اصلی بر اساس روش کنترل مد لغزشی طراحی شده است. این کنترل کننده تا حدودی در مقابل عدم قطعیت سیستم مقاوم است. در کنار این کنترل کننده، از روش حافظه محور کنترل تکرارآموز از نوع تناسبی مشتقی، به صورت موازی و برون خط، استفاده شده است. کنترل کننده ی تکرارآموز وظیفه ی حذف اختلالات تکراری را بر عهده دارد. به منظور افزایش انعطاف پذیری سیستم کنترل، از شبکه ی عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه استفاده شده است. این شبکه برای تعمیم سیگنال کنترلی، تولید شده توسط کنترل تکرارآموز، به مانورهای مشابه طراحی شده است. در نهایت عملکرد این روش کنترلی بر دینامیک چهارپره، در حضور عدم قطعیت،
    بررسی و با روش کنترل مد لغزشی ساده مقایسه شده است. بهبود عملکرد روش کنترلی پیشنهادی در نتایج شبیه سازی کاملا مشهود است.
    کلید واژگان: کنترل تکرارآموز, کنترل مد لغزشی, روش حافظه محور, عدم قطعیت, شبکه ی عصبی پرسپترون, چهارپره}
    A. Banazadeh *, H. Saadatmanesh
    In this study, in order to enhance the accuracy of tracking repetitive maneuvers in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), a learning-based control scheme is proposed. At the outset, the controller is designed based on the sliding mode control (SMC) technique. In addition, the offline PD-type memory-based iterative learning control (ILC) is used along with SMC. The purpose of using ILC method is to reduce the effect of system uncertainty on the controller and decrease repetitive errors by adjusting the input control signal to dynamics and thus, to increase the reliability of following the desired path. In the ILC scheme, the error of states is saved during the maneuvers which will be used in the subsequent iteration. Also, in order to increase flexibility of the new control structure, ILC-SMC, a multilayer perceptron (MLP) has been developed. This network is designed to extend the control signal, generated by ILC, to similar maneuvers. The inputs of this neural network are the initial conditions for starting the maneuver and the output of the neural network is a gain that is multiplied by the stored control signal ILC and produces a new control signal. This generated signal will be suitable for similar maneuvers. The Levenberg–Marquardt (LM) algorithm has been used to train the multilayer perceptron artificial neural network. This method was then used in loop maneuvers. In this simulation, the difference between the maneuvers was in the acceleration of the maneuver, the radius of the maneuver, and the initial speed of the maneuver. This reduced the tracking error for similar maneuvers without performing the training process for the ILC control component. The presented control scheme is applied to a quadrotor aerial vehicle for tracking desired trajectories and it is shown that the vehicle is able to follow the desired trajectory better than the conventional SMC in the presence of uncertainties.
    Keywords: Iterative Learning Control, sliding mode control, Uncertainties, Multilayer Perceptron Neural Network, quadrotor (UAV)}
  • علی میرزائی کهق

    در این مقاله به معرفی روش های مختلف در خصوص حرکت چیدمانی ربات ها و احصاء معایب و محاسن این روش ها پرداخت شده است. با ترکیب روش های تابع پتانسیل، ساختار مجازی و تعقیب رهبر، الگوریتمی بدست می آید که ضمن دارا بودن محاسن روش های مزبور، معایب و چالش های این روش ها را نیز تا حد زیادی بر طرف کرده است. الگوریتم حاصل جهت طراحی مسیر مطلوب حرکت ربات ها مورد استفاده قرار می گیرد و یک کنترل کننده مد لغزشی بعنوان ابزاری مفید برای مجبور نمودن ربات ها جهت تبعیت از این مسیرهای مطلوب نقش ایفاء می کند. در نهایت برای ارزیابی کارکرد سامانه طراحی شده، حرکت یک گروه شش تایی از ربات های غیرهولونومیک که یک هدف را بصورت چیدمان مثلثی در برگرفته اند، در نرم افزار متلب مورد شبیه سازی قرار گرفته است. با تجریه و تحلیل نتایج بدست آمده و مقایسه با کارهای انجام شده سایر محققین، مشخص شد که الگوریتم معرفی شده مزایای مهمی نسبت به کارهای قبلی، از قبیل: کاهش حجم محاسبات، حذف حداقل های محلی توابع پتانسیل، کاهش محدوده تغییرات ورودی های کنترلی دینامیک ربات ها و کاهش تعداد ضرایب وزنی جهت تنظیم توابع پتانسیل را به همراه دارد. لازم به ذکر است مزایای های حاصل، این روش را برای کاربردهای عملی مناسب تر می کند.

    کلید واژگان: حرکت گروهی, تابع پتانسیل, تعقیب رهبر, کنترل مد لغزشی}
    Ali Mirzaee Kahagh

    In this article, various methods have been introduced regarding the movement of robots and the advantages and disadvantages of these methods. By combining the methods of potential function, virtual structure and leader tracking, an algorithm is obtained that, while having the merits of the mentioned methods, also overcomes the disadvantages and challenges of these methods to a large extent. The resulting algorithm is used to design the desired movement path of the robots, and a sliding mode controller acts as a useful tool to force the robots to follow these desired paths. Finally, to evaluate the performance of the designed system, the movement of a group of six non-holonomic robots that surround a target in a triangular formation has been simulated in MATLAB software. The obtained results is compared with the works done by other researchers. It was found that the introduced algorithm has important advantages over previous works, such as reducing the volume of calculations, removing the local minima of potential functions, reducing the range of input changes, the reduction of the number of weight coefficients to adjust the potential functions. It should be noted that the resulting advantages make this method more suitable for practical applications.

    Keywords: Group movement, Potential function, Leader-Tracking, Sliding mode control}
  • میرابوالفضل مختاری*
    در این مقاله یک کنترل کننده مدلغزشی تطبیقی مبتنی بر تخمین تاخیر زمانی برای هلیکوپتر سه درجه آزادی در حضور اغتشاشات و انواع نایقینی و اشباع در عملگر ارایه شده است. در این طرح کنترلی بهره ی سویچینگ مدلغزشی به منظور بهبود تعقیب مسیر مرجع و کاهش چترینگ به صورت تطبیقی تعیین می شود. در قانون تطبیق از همسایگی کوچک و دلخواه متغیر لغزش به صورتی که مشتقات بهره ی تطبیقی با متغیرهای لغزشی نسبت معکوس دارند، استفاده شده است. در این رویکرد برای پرهیز از بکارگیری مدل از رویکرد تاخیر زمانی استفاده شده است. رویکرد تاخیر زمانی با ایجاد یک سیگنال مناسب، سبب حذف دینامیک سیستم می شود. پایداری UBB حلقه بسته ی سیستم نیز نشان داده شده است. اثربخشی رویکرد با شبیه سازی روی بالگرد سه درجه آزادی بررسی شده است.
    کلید واژگان: تخمین تاخیر زمانی, کنترل مد لغزشی, کنترل تطبیقی, بالگرد سه درجه آزادی, کنترل مستقل از مدل}
    M. Abolfazl Mokhtari *
    In this paper, a model-independent adaptive sliding mode control method based on time-delay estimation (TDE) for a three degrees of freedom (3-DOF) helicopter in the presence of external disturbances and types of uncertainties is presented. In this approach, the switching gain of sliding mode is determined adaptively in order to increase the efficiency in tracking the reference path and reduce the chattering. In the adaptation law which causes rapid convergence to the sliding surface, a small and arbitrary neighborhood of sliding mode polynomials is used. In this neighborhood, it is considered that the derivatives of the adaptive gain are inversely proportional to the sliding variables. In this approach, to avoid using the dynamic model that is accompanied by modeling error, the time delay estimation approach has been used. In the time delay estimation, creating a time delay signal eliminates system dynamics and uncertainties. The uniformly ultimately bounded (UUB) stability of the closed-loop system is also shown. Finally, the efficiency of the proposed approach is investigated by studying the simulation on a 3-DOF helicopter.
    Keywords: Time delay estimation, Sliding mode controller, adaptive controller, 3 DOF helicopter model}
  • فائزه حسینی، صبا محمد حسینی، امیر فرهاد احیایی*

    در مقاله حاضر، یک بررسی مقایسه ای نسبتا جامع از روش های شناسایی برخط بر روی مدل دینامیکی یک سیستم هواپیما ارایه شده است. برای این منظور ضمن معرفی انواع الگوریتم های موجود در این زمینه از الگوریتم های حداقل مربعات بازگشتی، حداقل مربعات تعمیم یافته بازگشتی، متغیرهای کمکی بازگشتی، ماتریس توسعه یافته، شبکه عصبی توابع پایه شعاعی و شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با الگوریتم یادگیری پس انتشار برای شناسایی مدل فوق استفاده می شود. جهت انجام شبیه سازی ها و نیز آموزش شبکه های عصبی از مدل خطی شده و داده های هواپیمای بویینگ 747 که توسط کنترل کننده مد لغزشی بر روی مسیر مرجع دلخواه کنترل می شود، استفاده شده است. در نهایت نیز عملکرد روش های شناسایی مذکور ارزیابی و با یکدیگر مقایسه می شوند. بر اساس نتایج این مقاله، روش شبکه عصبی توابع پایه شعاعی به دلیل عدم استفاده از مدل خطی سیستم، تخمین دینامیک نویز، عدم نیاز به مدل سیستم و دقت بالاتر در عین سرعت مناسب، از برتری چشمگیری نسبت به سایر روش ها برخوردار است.

    کلید واژگان: شناسایی سیستم, کنترل مد لغزشی, الگوریتمهای بازگشتی, شبکه عصبی, توابع پایه شعاعی, پرسپترون چند لایه}
    Faezeh Hosseini, Saba Mohammad Hosseini, Amir Farhad Ehyaei *

    In this paper, a fairly comprehensive comparative study has been done on online identification methods for the dynamic model of an aircraft system. To this aim, first, the existing algorithms in this field are introduced. Then, some of these approaches including the recursive least square, the recursive extended least square, the recursive instrumental variable, the extended matrix, the radial basis function neural network, and the multilayer perceptron neural network are utilized to identify the aircraft model. To carry out the simulations, and train the neural networks, the linearized model and online data of the Boeing 747 aircraft controlled by a sliding mode controller on an arbitrary reference trajectory are employed. Finally, the efficiency of each of the above-mentioned methods is evaluated and compared to the other approaches. According to the obtained results of this research, the radial basis function neural network method has a significantly superior performance over the other algorithms due to dynamic noise estimation, independence from the system model, rejecting the linear model of the system, and higher accuracy while maintaining the appropriate speed.

    Keywords: System Identification, Sliding Mode Control, Recursive Algorithms, neural network, Radial Basis Function, Multilayer Perceptron}
  • محمدرضا همایی نژاد*، صادق یعقوبی، وحید خرمی راد
    این مقاله، روش جدیدی را برای کنترل مد لغزشی گسسته، مبتنی بر مدل، برای استارت سرد یک موتور اشتعال جرقه ای با در نظر گرفتن اثرات دینامیک غیرخطی، عدم قطعیت مدل سازی و پیکربندی های سوییچ چندگانه دینامیک را ارایه می دهد. الگوریتم کنترل با مساله تثبیت و ردیابی سرعت میل لنگ، نسبت هوا به سوخت و دمای کاتالیزور در حالت استارت سرد سروکار دارد. برای این منظور، یک تابع لغزش منحصر به فرد به هر مساله ردیابی اختصاص داده شده که متعاقبا در ساخت تابع لیاپانوف مرتبط استفاده می شود. سرعت میل لنگ با استفاده از نرخ جریان جرم هوا در راهگاه ورودی با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی مرتبط که جریان جرم هوا را توصیف می کنند، تنظیم می شود. برای اطمینان از کنترل دقیق نسبت هوا به سوخت، مدل کنترل لغزشی با در نظر گرفتن نرخ جریان جرم هوا محاسبه است که منجر به عبارات غیر خطی می شود که متعاقبا در محاسبه نرخ جریان جرم سوخت مناسب به کار می روند. تثبیت دمای کاتالیزور از طریق تعریف ورودی کنترلی مجازی مربوط به زاویه جرقه انجام می شود. از آنجایی که دمای کاتالیزور با استفاده از عبارات ریاضی لگاریتمی توصیف می شود، مراحل اضافی باید برای اطمینان از امکان سنجی الگوریتم کنترل در شرایط عملیاتی مختلف در نظر گرفته شود. کنترل طراحی شده به صورت عددی در مدل ریاضی معتبر موتور تویوتا 2AZ-FE اعمال شد تا کارایی و دقت عملکرد بازخورد را ارایه دهد.
    کلید واژگان: کنترل دیجیتال موتور, فرآیند سوئیچینگ, موتور اشتعال جرقه ای, کنترل مد لغزشی, کنترل مقاوم}
    Mohammad Reza Homaeinezhad *, Sadegh Yaqubi, Vahid Khorrami Rad
    This paper details a new method for model-based discrete sliding mode control of a spark ignition (S.I.) engine cold start considering nonlinear dynamic effects, modeling uncertainty and multiple switched dynamic configurations. Control algorithm deals with stabilization and tracking problems that correspond to crank-shaft velocity, air-to-fuel ratio (AFR) and catalyst temperature in cold start operating mode. To this end, an individual sliding function is assigned to each tracking problem which is subsequently used in construction of associated Lyapunov function. Crank-shaft velocity is regulated using air mass flow rate into intake manifold considering associated dynamic equations describing air mass flow. To ensure precise AFR control, the sliding control model is constructed considering the previously calculated air mass flow rate which leads to nonlinear expressions that are subsequently employed in calculation of appropriate fuel mass flow rate. Stabilization of catalyst temperature is conducted through definition of a virtual control input corresponding to spark angle. As catalyst temperature is described using logarithmic mathematical expressions, additional steps have to be considered to ensure feasibility of control algorithm in various operating conditions. The designed control was numerically applied to validated mathematical model of Toyota 2AZ-FE engine so as to render efficiency and precision of feedback performance.
    Keywords: Digital Engine Control, Switching Process, Spark Ignition (S.I.) Engine, sliding mode control, Robust control}
  • سعید زارع، محمدرضا سلطانپور*

    در این مقاله، دو نوع کنترل کننده برای کنترل دسته خاصی از سامانه های فروتحریک با دو درجه آزادی ارایه می شود. شیوه طراحی کنترل کننده های پیشنهادی و نحوه اثبات پایداری سامانه حلقه بسته با استفاده از راهکارهایی نظیر کنترل پسگام، کنترل مد لغزشی، منطق فازی و ترکیب آنان با جزییات ارایه می گردد. اثبات ریاضی نشان می دهد که سامانه حلقه بسته با کنترل کننده های پیشنهادی در حضور عدم قطعیت های ساختاری و غیرساختاری، دارای پایداری مجانبی سراسری است. سپس مزایا و معایب کنترل کننده های پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه ملاک هایی نظیر سادگی در نحوه پیاده سازی عملی کنترل کننده، حجم محاسبات ورودی کنترل، نحوه تنظیم ضرایب ورودی کنترل و اندازه دامنه ورودی کنترل انتخاب شده و بر اساس آن ها، مقایسه بین کنترل کننده های پیشنهادی ارایه می شود. سرانجام برای بررسی عملکرد کنترل کننده های پیشنهادی، شبیه سازی هایی بر روی سامانه گاری با پاندول معکوس تک لینکی پیاده سازی می گردد. نتایج شبیه سازی ها عملکرد راهکارهای پیشنهادی را به روشنی نشان می دهند.

    کلید واژگان: سامانه فروتحریک با دو درجه آزادی, عدم قطعیت های ساختاری و غیرساختاری, کنترل پسگام, کنترل مد لغزشی, سامانه فازی}
    Saeed Zaare, MohammadReza Soltanpour *

    In this paper, two control methods are presented to control a class of underactuated systems with two degrees of freedom. The design method of the proposed controllers and how to prove the stability of the closed-loop system using solutions such as backstepping control, sliding mode control, fuzzy logic and their combinations are presented in details. Mathematical proof shows that the closed-loop system under the proposed scheme has a global asymptotic stability in the presence of structural and un-structural uncertainties. Then, the advantages and disadvantages of the proposed controls are examined and then some criteria such as simplicity in practical implementation, the control input calculations volume, the adjustment of the control input coefficients, and the amplitude of the control input are used to make comparisons between the suggested controllers. Finally, to evaluate the performance of the proposed controllers, simulations are implemented on the cart-position system with a single-link inverted pendulum. The simulation results confirm the performance of the proposed solutions.

    Keywords: Underactuated system with two degrees of freedom, Structured, Un-structured uncertainties, Backstepping Control, Sliding Mode Control, Fuzzy System}
  • سید علیرضا قریشی، امیر فرهاد احیائی*، مهدی رحمانی

    در این مقاله ابتدا مدلسازی ریاضی و سه بعدی یک بازوی رباتیک سه پا با قابلیت حمل اجسام در سطوح ناهموار ارایه می شود، سپس با در نظر گرفتن اغتشاشات محیط و نویز، روش کنترلی مناسبی پیشنهاد می شود. کنترل این ساختار به دلیل دینامیک غیرخطی و خاص آن و حضور اغتشاشات و تاثیرات محیطی مساله ای بسیار مهم و پیچیده است و کنترلر ربات باید قادر باشد تا در سریعترین زمان ممکن ضمن غلبه بر اغتشاشات و نویز محیط، ربات را در وضعیت مناسب قرار دهد. در این راستا، در مقاله حاضر روش کنترل مدلغزشی هیپربولیک دوگانه بر مبنای فیلتر کالمن خنثی برای سیستم های رباتیک سه پا شامل بازو توسعه داده شده و پایداری سیستم با بکارگیری تیوری توابع لیاپانوف اثبات می شود. در طراحی کنترلر پیشنهادی ضمن در نظر گرفتن اغتشاش در مدل دینامیکی سیستم از فیلتر کالمن خنثی برای کاهش اثر نویز بهره گرفته شده است که خود سبب بهبود عملکرد مقاوم سیستم در شرایط سخت می شود. در انتها عملکرد کنترلر ارایه شده در مقایسه با دو کنترلر دینامیک معکوس و کنترل مدلغزشی انتگرالی بر روی سیستم رباتیک انتخابی مورد ارزیابی قرار می گیرد که نتایج، نشان دهنده سرعت عمل و دقت بیشتر در پاسخ سیستم است.

    کلید واژگان: بازوی متحرک رباتیک, ربات سه پا, کنترل مد لغزشی, سطح لغزش هیپربولیک دوگانه, فیلتر کالمن خنثی}
    Seyyed Alireza Ghoreishi, Amir Farhad Ehyaei *, Mehdi Rahmani

    In this paper, mathematical and 3D modeling of a three-legged robotic arm capable of moving objects in rough terrain is first presented. Then, considering the noise and environment disturbances, a suitable control method is proposed. Controlling this robot because of its nonlinear dynamics and the presence of disturbances and environmental effects is a very important and complex issue. Therefore, the controller should be able to set the robot in the right position as quickly as possible and eliminate the effect of environmental disturbances and noise on the system response. Accordingly, in this paper, a Double Hyperbolic Sliding Mode Control based on Unscented Kalman Filter is developed for a three-legged mobile manipulator and system stability is proved by Lyapunov theory. In the proposed controller design, while considering the disturbance term in the dynamic model of the system, an Unscented Kalman Filter is used to reduce the noise effect, which improves the robustness of the system under severe conditions. Finally, the performance of the proposed controller is compared with the inverse dynamic controller and the integral sliding mode control on the robotic system. The results show faster operation speed and accuracy in the system response.

    Keywords: Mobile Manipulator, Three-Legged Robot, Sliding Mode Control, Double Hyperbolic Sliding Surface, Unscented Kalman Filter}
  • فرزانه حمزه نژاد، علی فیاضی*، حسین قیومی زاده، حسن فاتحی مرج، حسن حسین نیا
    در این مقاله یک روش کارآمد بر مبنای کنترل مود لغزشی مرتبه کسری برای کنترل موقعیت دقیق یک بازوی ربات تک رابط انعطاف پذیر، ارایه شده است. روش کنترل پیشنهادی، در برابر تغییرات پارامترهای سیستم نظیر تغییرات جرم رابط و اصطکاک لزجتی در حضور اغتشاش نامعلوم اصطکاک کولمبی مقاوم است. هدف اصلی طرح کنترل پیشنهادی، کاهش انحراف ناشی از کشسانی رابط و کنترل دقیق موقعیت نوک رابط انعطاف پذیراست. برای تحقق این هدف روش کنترل مود لغزشی در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول، اختلاف بین زاویه موتور و زاویه نوک رابط با اعمال کنترل کننده ی مود لغزشی مرتبه کسری پیشنهادی کاهش می یابد. سپس در مرحله دوم، به منظور دست یابی به کنترل دقیق موقعیت نوک رابط کنترل کننده ی مود لغزشی دیگری اضافه می شود. نتایج شبیه سازی عددی کارآیی و اثربخشی روش کنترل پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلید واژگان: کنترل موقعیت دقیق نوک, بازوی تک رابط انعطاف پذیر_ ربات انعطاف پذیر_ مدل جرم فشرده, کنترل مد لغزشی, محاسبات مرتبه کسری}
    Farzaneh Hamzeh Nejad, Ali Fayazi *, Hossein Ghayoumi Zadeh, Hassan Fatehi Marj, Seyed Hassan Hosseinnia
    In this paper, an efficient scheme is presented based on fractional order sliding mode control (FOSMC) method for tip position control of a single link flexible robot manipulator. The proposed control strategy is robust against the system parameters variations such as payload and viscous friction variations in the presence of the unknown Coulomb friction disturbances. The main objective of the proposed control scheme is to reduce the deflection due to the flexibility of the link and the precise tip positioning control of the single-link flexible manipulator. To achieve this aim, sliding mode control method is performed in two stages. In the first step, the difference between the motor angle and the tip angle of the flexible link is reduced by applying the proposed fractional order sliding mode controller. Then, in the second step, another sliding mode controller is added to obtain precise control of tip-link position. Numerical simulation results show the feasibility and effectiveness of the proposed control method.
    Keywords: Precision tip positioning control, a Single-link flexible arm, Flexible robot, Lumped mass model, Sliding mode controller, Fractional order calculus}
  • قاسم آریان، سجاد تقوایی*، رامین وطن خواه

    ارتعاشات ناشی از لقی و دیگر پدیده های غیرخطی موجود در سیستم های انتقال قدرت چرخ دنده یکی از مشکلات رایج در صنایع مختلف است. هدف از مطالعه حاضر، کنترل رفتار آشوبناک سیستم انتقال قدرت جفت چرخدنده ساده  با انتقال پاسخ سیستم به نزدیکی یک مدار ناپایدار متناوب و در نهایت دنبال کردن آن به کمک کنترل مد لغزشی است. مدل ارایه شده در این پژوهش مدل جفت چرخدنده ساده با در نظر گرفتن سختی متغیر با زمان، لقی و خطای انتقال استاتیکی می باشد. در ابتدا معادلات دینامیکی مدل مورد بحث استخراج می شود و شبیه سازی هایی برای بررسی رفتار آشوبناک آن به ازای مقادیر خاصی از پارامترهای معرف سیستم انجام می گیرد. در ادامه با استفاده از نگاشت پوانکاره و یک الگوریتم کارامد مدار ناپایدار متناوبی برای سیستم آشوبناک یافت می شود. در نهایت برای پایدارسازی رفتار آشوبناک حول مدار ناپایدار متناوب سیستم، یک کنترلر مد لغزشی طراحی شده و به منظور نشان دادن کارایی کنترلر طراحی شده شبیه سازی های عددی صورت می گیرد. شبیه سازی های عددی کارآمدی کنترل طراحی شده را نشان می دهند.

    کلید واژگان: آشوب, کنترل آشوب, سیستم جفت چرخدنده ساده, مدار ناپایدار متناوب, کنترل مد لغزشی}
    Ghasem Arian, Sajjad Taghvaei *, Ramin Vatankhah

    Vibrations due to backlash and other nonlinear effects is a common problem in industries with power transmission systems with gear. Various dynamic models show chaotic behavior in power transmission systems that use spur gears. The aim of this study is to control the chaotic behavior in spur gear transmission system by transferring the system onto an existing unstable periodic orbit and tracking the trajectory using sliding mode control. The proposed model in this study considers a pair of spur gears with time dependent stiffness, backlash and static translation error. Firstly, the dynamic equations are extracted and the effect of model parameters on system response are indicated by simulation results. Then using Poincare’ map and an efficient algorithm, the unstable periodic orbit is detected. Finally, the sliding mode controller is designed to track the desired trajectory obtained from the unstable periodic orbit. The simulation results show the performance of the proposed controller.

    Keywords: chaos, Chaos control, Spur gear system, Unstable periodic orbit, sliding mode control}
  • سید فخرالدین عالم، احسان صابونی، فرید شیخ الاسلام*، ایمان ایزدی

    عملگرهای پیزوالکتریک، پرکاربردترین گزینه برای رسیدن به دقت بالا در کنترل موقعیت هستند. با وجود مزایای قابل توجه این عملگرها، دینامیک های خطی و غیرخطی آنها مثل پسماند می تواند منجر به افت دقت سیستم کنترلی باشد. در این پژوهش، کنترل کننده ای برای کنترل موقعیت عملگر پیزوالکتریک بر اساس روش مد لغزشی ارایه شد. کنترل مد لغزشی یکی از روش های مبتنی بر مدل و پرکاربرد در سیستم های موقعیت دهی دقیق است. در این پژوهش، از مدل بوک ون به منظور توصیف رفتار عملگر استفاده شد. در این مدل، دینامیک خطی با استفاده از جملات جرم، میراگر، سختی و دینامیک پسماند به صورت غیرخطی مدل می شود. اما معمولا بین سیستم فیزیکی عملگر و مدل ریاضی میزانی از نامعینی و عدم تطابق وجود دارد. در آنالیز پایداری روش کنترل مد لغزشی مرسوم، لازم است حد بالای این نامعینی مشخص باشد. این اندازه گیری در سیستم های عملی به سادگی امکان پذیر نیست؛ از طرفی انتخاب مقادیر بالا برای این حد، منجر به افزایش بهره کنترل کننده و فاصله گرفتن آن از مقدار بهینه می شود. روش مقاوم تطبیقی ارایه شده در این پژوهش، وابستگی به حد بالای نامعینی را مرتفع می کند. این کار با معرفی یک قانون تطبیق برخط برای تخمین حد بالای نامعینی انجام می شود. با ارایه این قانون، پایداری مجانبی سیستم حلقه بسته به صورت تیوری اثبات می شود. با پیاده سازی روش پیشنهادی روی تجهیزات آزمایشگاهی و همچنین نرم افزار شبیه ساز، عملکرد آن توسط نتایج شبیه سازی و عملی نشان داده شد.

    کلید واژگان: عملگر پیزوالکتریک, کنترل مقاوم تطبیقی, نامعینی غیرساختاری, سیستم موقعیت دهی دقیق, کنترل مد لغزشی}
    S.F. Alem, E. Sabooni, F. Sheikholeslam*, I. Izadi

    Piezoelectric actuators are the most common choice for position control with ultra-high precision. Despite the significant advantages, the linear and nonlinear dynamics of these actuators, such as hysteresis, could decrease the precision of the control system. In this research, a controller based on the sliding mode method is proposed for position control of piezoelectric actuator. Sliding mode control is a model-based and useful method in nanopositioning systems. In this research, Bouc-Wen model is used for description of the actuator’s behavior. In this model, the linear dynamic is modeled with mass, stiffness and damping terms, and the hysteresis is modeled by its nonlinear dynamics. Usually, there are mismatch and uncertainty between the physical system and mathematical model. For stability analysis of the prevalent sliding mode control, the upper bound of uncertainty must be known. But, in practical systems, this is not possible, simply. On the other hand, selecting the large values for this bound, increases the controller gain and distances it from the optimum value. The proposed adaptive robust control eliminates the dependency to the upper bound of uncertainty. This is done by introducing an online adaptive law for estimating this bound. Proposing this law, asymptotic stability of the closed-loop control system is proven. Implementing the presented method on the laboratory setup and simulator software, its effectiveness is shown by simulation and experimental results.

    Keywords: Piezoelectric Actuator, Adaptive Robust Control, Unstructured Uncertainty, Nanopositioning System, Sliding Mode Control}
  • محمدرضا سلطانپور*

    ربات پایه متحرک چرخ دار با رانش تفاضلی، متشکل از دو چرخ فعال مستقل و یک چرخ کروی غیرفعال است. این ربات با فرض غلتش خالص چرخ ها و عدم لغزش، سامانه ی غیرخطی و مقید به قیود غیرهولونومیک است. همچنین این سامانه در دسته سامانه های با کمبود عملگر قرار می گیرد. تعقیب مسیر های حرکت زمانی، یکی از دشوارترین مسایل در حوزه ربات های چرخ دار است که در این مقاله به آن می پردازیم. در این راستا، ابتدا مدل سینماتیکی سامانه بیان می شود که در آن سرعت خطی و سرعت زاویه ای ربات، ورودی های سامانه در نظر گرفته می شوند. پس از تعیین مسیر مرجعی قابل حصول، برای اولین بار کنترل کننده پسگامی در دو مرحله طراحی شده است که پایداری تمام متغیرهای حالت سامانه را به صورت سراسری تضمین می کند. پس از آن کنترل کننده مد لغزشی برای حل مسئله تعقیب مسیرهای حرکت زمانی بر مبنای کنترل ورودی-خروجی طراحی شده است. پایداری این کنترل کننده نیز به صورت سراسری اثبات می شود. سپس به منظور ارزیابی و اعتبارسنجی کنترل کننده های پیشنهادی، مقایسه ای با کنترل کننده خطی سازی پسخور، که روشی قدرتمند است، صورت گرفته است. در پایان صحت و قوام کنترل کننده های طراحی شده نسبت به اغتشاش با شبیه سازی در نرم افزار متلب تصدیق می شود.

    کلید واژگان: ربات چرخ دار, تعقیب مسیرهای حرکت زمانی, قیود غیرهولونومیک, کنترل پسگام, کنترل مد لغزشی}
    M. R. Soltanpour *

    Differential wheeled mobile robot is constructed from two independent active wheels and a spherical passive wheel. This robot as a result of pure rolling and nonslip conditions of wheels is a nonlinear system subjected to nonholonomic constraints. In addition, this system is classified as an underactuated system. Trajectory tracking we have concentrated on is one of the most complicated problems in control of wheeled mobile robots. In the first step a kinematic model in which linear and angular velocity are supposed as system inputs has been presented. Then using a feasible reference trajectory for the first time a novel full state backstepping controller has been designed and unlike previous approaches the stability has been provided fully stated and globally. Next, a sliding mode controller which is based on input-output control theory has been suggested. The proof of stability of this controller has been presented as well. Then a feedback linearization controller as an efficient approach has been proposed with the aim of comparing the performance of the controllers. Finally, integrity and robustness of designed controllers against disturbances have been approved using MATLAB simulation and the obtained results are discussed.

    Keywords: Wheeled Mobile Robot, Trajectory Tracking, Nonholonomic Constraints, Backstepping Control, Sliding Mode Control}
  • میلاد بربستگان*، احمد باقری، الهام یزدانی بجاربنه، سعید نظامیوند چگینی

    مدل سازی و کنترل هواپیمای بدون سرنشین بی شک یکی از حوزه های فعال در مهندسی کنترل به شمار می آید. با توجه به دینامیک غیرخطی، متغیر با زمان و عدم قطعیت های ساختاری و پارامتری اجسام پرنده، مسئله کنترل پرواز در طراحی اجسام پرنده موضوعی نسبتا پیچیده و مهم محسوب می شود. یکی از پرکاربردترین روش های کنترلی مقاوم در این حوزه، روش کنترل مد لغزشی می باشد. از این رو در این مقاله، طراحی، شبیه سازی و تحلیل دو کنترل کننده، PID و مد لغزشی جهت کنترل بهینه زاویه اوج یک هواپیمای بدون سرنشین ارائه شده است. در ابتدا به منظور مدل سازی دینامیکی مدل ریاضی مناسبی جهت توصیف حرکت طولی هواپیما ارائه شده است، در ادامه، یک    کنترل کننده مد لغزشی مقاوم بر مبنای الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات به منظور کنترل زاویه اوج هواپیما در حضور نامعینی ها و اغتشاشات خارجی طراحی شده است، آن چنان که پارامترهای بهینه با هدف به حداقل رساندن سیگنال کنترلی و خطای ردیابی تعیین می شوند. سپس، کیفیت عملکرد روش پیشنهادی با نتایج حاصل از کنترل کننده بهینه PID از نظر مشخصات پاسخ گذرا مقایسه شده است در نهایت، نتایج   شبیه سازی نشان دادند که کنترل کننده مدل لغزشی پیشنهادی ضمن کاهش میزان فراجهش پاسخ سامانه، رفتار مقاوم تری نسبت به کنترل کننده PID جهت کنترل زاویه اوج هواپیما دارد.

    کلید واژگان: هواپیمای بدون سرنشین, کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی, کنترل مد لغزشی, بهینه سازی اذحام ذرات}
    M. Barbastegan *, A. Bagheri, E. Yazdani, S. Chegini

    Modeling and control of Unmanned Aerial Vehicle is undoubtedly one of the most active areas in the field of control engineering. The characteristics of aerial vehicles such as nonlinear dynamics, time variability and the structural and parametric uncertainties make flight control issue relatively a complex and important subject. One of the widely used methods in this area is sliding mode control technique. This paper proposes the design, the simulation, and the analysis of two controllers namely PID and sliding mode in order to optimally control the pitch angle of an unmanned aircraft. Initially, in order to model the dynamic system, an appropriate mathematical model is presented to describe the longitudinal motion of aircraft. Subsequently, a robust sliding mode controller is designed using particle swarm optimization (PSO) algorithm to control the pitch angle of an aircraft against the uncertainties and the external disturbances. The optimal parameters are determined by minimizing both the control signal and tracking error. Then, the performance quality of the proposed method was compared with the results of the optimal PID controller in terms of transient response characteristics. Finally, simulation results indicated that the proposed sliding mode controller can reduce the overshoot of system response and yield more robust performance than PID for the control of pitch angle.

    Keywords: Unmanned Aircraft, Proportional Integral Derivative Control, Sliding Mode Control, particle swarm optimization}
  • ولی الله غفاری*، غلامرضا جمالی، وحید میگلی، مجتبی میرزایی

    یک سیستم کنترل مد لغزشی-تناسبی-مشتقی PD-SMC برای ردیابی مسیر حرکت بازوی ربات دو درجه آزادی دارای عدم قطعیت، در این مطالعه ارائه شده است. در حضور عدم قطعیت و تغییر پارامترهای یک سیستم غیرخطی، کنترل مد لغزشی SMC، روش مقاومی می باشد. با به کارگیری روش کنترل تناسبی-مشتقی PD، سیستم حلقه بسته دارای پاسخ سریع و محدوده پایداری نیز افزایش می یابد. بنابراین در قانون PD-SMC، از ویژگی های دو نوع کنترل SMC و PD استفاده می شود. با بهره گیری از تئوری پایداری لیاپانف، پایداری سیستم کنترل حلقه بسته، با قانون PD-SMC، نشان داده خواهد شد. دیده می شود اگر بهره های قانون PD-SMC در یک نامساوی ماتریسی صدق کنند آن گاه با استفاده از قانون PD-SMC، دینامیک بازوی ربات دو درجه آزادی پایدار مجانبی می گردد. در نتیجه، خطای ردیابی و مشتق های مرتبه اول و دوم آن به صفر همگرا خواهد شد. برای ارزیابی سیستم کنترل طراحی شده، ابتدا با روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، یک مساله مینیمم یابی حل شده و پارامترهای قانون PD-SMC تنظیم می شود. سپس این قانون کنترل در یک ربات دو درجه آزادی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده، کارآمدی و مقاوم بودن روش کنترل طراحی شده را در مقایسه با سایر روش ها نشان می دهد.

    کلید واژگان: کنترل تناسبی- مشتقی, کنترل مد لغزشی, تحلیل پایداری, کنترل بازوی ربات}
    V. Ghaffari *, Gh.R. Jamali, V. Meigoli, M. Mirzaei

    A proportional-derivative sliding-mode control (PD-SMC) scheme is addressed for tracking problem of a two-degree of freedom robot manipulator. The sliding-mode control (SMC) may be a robust method in presence of parameters change and system uncertainties. In a typical control problem, the proportional-derivative (PD) control law provides a fast response while the stability of the closed loop system is increased. Hence a two degree of freedom robot manuplator is considered. Then the asymptotic stability of closed loop system with the PD-SMC policy would be shown by using of the well-known Lyapunov stability theory. As a result of this paper, the asymptotic stability criteria would be checked in term of some simple matrix inequalities. Having satisfaction of such matrix inequalities in the tracking problem of the robot manipulator, the tracking error and its derivative would be converged to zero. In order to compare the results with the other control approaches, the controller parameters are firstly tuned in an optimization way via the genetic algorithm (GA) method. Then some numerical examples are provided to show the effectiveness and robustness of the PD-SMC in comparing with the existing methods.

    Keywords: PD control, Sliding-mode control, Stability analysis, Robotic manipulator control}
  • الهام رمضان زاده، زهرا رحمانی*، محمدحسن قاسمی
    در این مقاله دنبال یابی مسیرمرجع براساس کنترل مد لغزشی ترمینال برای یک ربات سیار چرخ دار پیشنهاد شده است و روش پیشنهادی روی یک ربات سیار به صورت عملی پیاده سازی شده است. ربات محرک چرخ دار یک سیستم غیرهولونومیک غیرخطی که دارای دو ورودی برای کنترل است و دارای سه متغیر حالت و یک قید غیرهولونومیک است. برای کنترل این سیستم در این مقاله ابتدا با تبدیل معادلات سیستم غیرهولونومیک به فرم زنجیره ای، معادلات ربات سیار چرخ دار برای معادلات زنجیره ای تعمیم یافته استخراج می شود. سپس روش کنترل مد لغزشی ترمینال زمان محدود برای کنترل دنبال یابی مسیر مرجع این سیستم  ارائه  می شود. پس از آن با استفاده از یک محیط شبیه سازی گرافیکی در نرم افزار متلب  قابل اجرا است. روش پیشنهادی برای ربات سیار چرخ دار مورد استفاده در آزمایشگاه شبیه سازی می شود. نتایج شبیه سازی در محیط گرافیکی کارآیی روش پیشنهادی را در مقایسه با روش کنترل مد لغزشی کلاسیک به خوبی نشان می دهد. در پایان نتایج عملی پیاده سازی کنترل کننده برای دنبال یابی مسیر مرجع ارائه شده روی ربات سیار نشان داده شده است. نتایج حاصل از پیاده سازی عملی به خوبی عملکرد مناسب روش پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلید واژگان: سیستم های غیرهولونومیک, ربات سیارچرخ دار, کنترل مد لغزشی, کنترل کننده مد لغزشی ترمینال, شبیه ساز گرافیکی}
    E. Ramezanzadeh, Z. Rahmani*, M. Hasanghasemi
    In this paper, a trajectory tracking control of a nonholonomic wheeled mobile robot is proposed based on terminal sliding mode control, and the proposed method has been implemented on a wheeled mobile robot. A wheeled mobile robot is a nonlinear nonholonomic system, and it has three extended coordinates and a nonholonomic constraint. First, the equation of wheeled mobile robot for the extended chained form is derived by transformation of the nonholonomic system equation to the extended chained form. Then a finite time terminal sliding mode approach for trajectory tracking control of the wheeled mobile robot is presented. Afterward, with a graphical simulation environment which is applicable in the Matlab software, graphical simulations of wheeled mobile robot’s movement are done. The result of the graphical simulation in comparing with sliding mode control show the performance of the proposed method. Finally, the practical results of implementation of the controller for trajectory tracking of the wheeled mobile robot is shown, and the results show good tracking performance of the proposed method.
    Keywords: Nonholonomic Systems, Wheeled Mobile Robot, Sliding Mode Control, Terminal Sliding Mode Control, Graphical Simulation}
  • وحید مومنی، مهدی سجودی *، وحید جوهری مجد
    هدف اصلی در این مقاله ردیابی آرایش توزیع شده برای سیستم های چند عامله مرتبه کسری با رویکرد رهبر-پیرو می باشد. ابتدا در مورد تابع نامزد لیاپانوف که برای بررسی پایداری سیستم کنترل شده مورد استفاده قرا میگیرد، بحث شده است. تابع نامزد معرفی شده مبتنی بر خواص ماتریس معرف گراف سیستم مورد نظر می باشد. در این مرحله از روش مستقیم لیاپانف برای پایداری سیستم های مرتبه کسری استفاده شده است. سپس با استفاده از روش کنترل مد لغزشی به طراحی کنترل کننده غیر متمرکز برای ردیابی آرایش در سیستم های چندعامله مرتبه کسری خطی می پردازیم که در آن به معرفی و اثبات کارایی ورودی کنترلی معرفی شده پرداخته شده است. در ادامه در مدل سیستم ورودی از نوع اغتشاش نیز در نظر گرفته شده و کارایی کنترل طراحی شده در حالت اعمال اغتشاش نشان داده شده است. در این بخش نشان داده شده است که کنترل کننده معرفی شده در قسمت قبل با توجه به کارایی کنترل مد لغزشی کارایی مطلوب را دارا می باشد. در قسمت دوم نیز پایداری سیستم مانند حالت نخست مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان چند مثال شبیه سازی برای راستی آزمایی نتایج ارائه شده است.
    کلید واژگان: ردیابی آرایش, سیستم های چند عامله, کنترل توزیع شده, کنترل مد لغزشی, سیستم های مرتبه کسری}
    Vahid Momeni, Mahdi Sojoodi *, Vahid Johari Majd
    The main purpose of this paper is to the distributed formation tracking for fractional order multi agent systems with the leader-follower approach. First, it discusses the Lyapunov candidate function used to check the stability of the controlled system. The introduced candidate function is based on the properties of the matrix representing the desired system graph of the system. In this phase, the Lyapunov direct method is used to determine the stability of fractional order systems. Then, using sliding mode control, a decentralized controller design for tracking in fractional multi agent systems is presented in which it introduces and verifies the introduced control inputs. In the model, the input system is also considered as a disturbance type, and the control efficiency designed in turbulence mode is shown. In this section, it is shown that the controller introduced in the previous section has a desirable efficiency due to the sliding mode control. In the second section, the stability of the system, such as the first section, is investigated. at the end of this paper, several simulation examples are developed for controlling the performance of the controller.
    Keywords: Formation tracking, Multi agent systems, Distributed control, Sliding mode control, Fractional order systems}
  • مجید مختاری، مصطفی تقی زاده *، محمود مزارع
    در این مقاله یک کنترل کننده نیروی فعال ترکیبی مقاوم بهینه بر مبنای الگوریتم جستجوی هارمونی برای ربات اسکلت خارجی پایین تنه طراحی شده است. معادلات دینامیکی به روش لاگرانژ با در نظر گرفتن سه عملگر روی مفاصل ران، زانو و قوزک به منظور تعقیب یک مسیر مشخص استخراج شده است. عدم هماهنگی حرکات و تبادل نیرو بین ربات با بدن انسان که به صورت اغتشاش به ربات اعمال می شود از جمله مشکلات عمده ربات های اسکلت خارجی می باشد. به منظور کاهش اثر اغتشاش و افزایش دقت، از ترکیب کنترل فعال نیرو (حلقه اصلاحی ورودی کنترلی) با کنترل موقعیت به عنوان روشی کارآمد و مقاوم استفاده می شود. در روش کنترل فعال نیرو، برای استخراج ورودی کنترلی مقاوم در برابر اغتشاشات اعمال شده، ممان اینرسی لینک های رابط در هر لحظه با مینیمم کردن معیار خطای ITAE و نرخ تغییرات ورودی کنترلی، به کمک الگوریتم جستجوی هارمونی تخمین زده شده و بر مبنای تخمین حاصل، ورودی کنترلی اصلاح می شود. برای حلقه کنترل موقعیت نیز دو کنترل کننده مد لغزشی وخطی سازی پسخورد طراحی شده است. به منظور اعتبارسنجی، ربات در نرم افزار آدامز مدل شده و ورودی کنترلی حاصل از کنترل کننده های نیرو و موقعیت طراحی شده به مدل استخراجی از آدامز اعمال شده است. برای مقایسه منطقی، پارامترهای کنترلی با الگوریتم جستجوی هارمونی بهینه شده و سپس عملکرد کنترل کننده های موقعیت در حالت ترکیبی و معمولی (بدون حلقه کنترل نیرو) با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر برتری روش کنترل مد لغزشی ترکیبی ارائه شده نسبت به دیگر کنترل کننده های فوق می باشد.
    کلید واژگان: ربات اسکلت خارجی, مدل سازی دینامیکی, کنترل مد لغزشی, کنترل فعال نیرو, الگوریتم جستجوی هارمونی}
    Majid Mokhtari, Mostafa Taghizadeh *, Mahmood Mazare
    In this paper, an optimal robust hybrid active force controller based on Harmony Search Algorithm is designed for a lower limb exoskeleton robot. Dynamic equations are derived using Lagrange method by considering three actuators on the hip, knee and ankle joints to track a specific trajectory. One of the major problems of exoskeleton robots is non-synchronization of movements and transfer of power between the robot and human body which affects the robot in form of disturbance. In order to mitigate the effect of disturbances and increase precision, combination of active force control (Corrective loop of control input) with position control is used as an effective and robust method. In the active force control, to elicit robust input control against disturbances, the moment of inertia of the links is estimated at each instant by minimizing the Criteria of ITAE and the control input rate, using the Harmony Search algorithm and the control input is modified. Also, two controllers are designed for the position control loop using sliding mode and feedback linearization methods. In order to validate the performance of the designed controllers, the robot is modeled in ADAMS and control inputs are applied to the Adams model. For appropriate comparison, all control parameters are optimized using the harmony search algorithm and then performance of position controllers are compared in hybrid and conventional (without the force control loop). Results indicate the outperforming of the hybrid sliding mode controller rather than to the other designed controllers.
  • کنترل هواپیما در مرحله فرود در حضور اغتشاشات ناشی از بارهای آیرودینامیکی توسط کنترل کننده مد لغزشی بهینه
    حامد خراطی شیشوان*، امیر محدودی
    در این مقاله یک سیستم کنترل مد لغزشی برای سیستم فرود خودکار هواپیما با دینامیک خطی شده بر اساس تنظیم کننده های خطی مرتبه دوم در حضور اغتشاشات ناشی از بارهای آئرودینامیکی طراحی شده است. در سیستم کنترل مد لغزشی برای به دست آوردن قانون کنترلی نیاز به معکوس پذیری ماتریس ورودی هست، اما در اکثر سیستم های واقعی به دلیل برابر نبودن تعداد ورودی ها با تعداد حالت های سیستم این ماتریس مستطیلی است. به همین دلیل باید از روش های خاصی برای معکوس سازی ماتریس ورودی استفاده کرد اما روش های موجود برای معکوس پذیری ماتریس های مستطیلی اغلب یا به دلیل بزرگی ابعاد سیستم قابل پیاده سازی نیست و یا امکان کنترل مطلوب تمام متغیرهای حالت میسر نمی گردد. در مقاله حاضر از یک نوع تبدیل ماتریسی برای مربعی سازی ماتریس ورودی استفاده خواهد شد که بر مبنای تنظیم کننده های خطی مرتبه دوم عمل می کند و عملکرد سیستم کنترلی را به شکل چشمگیری بهبود می بخشد. اما در این روش نامعینی ها و اغتشاشات خارجی در نظر گرفته نشده است. ازاین رو روش تبدیل ماتریس را برای سیستم های دارای نامعینی و اغتشاشات خارجی گسترش داده شده است. مدل مورد مطالعه ،یک مدل خطی شده از هواپیما بوئینگ 747 در مرحله فرود در مواجه با باد برشی است. مسیر کامل پرواز در مرحله فرود شامل دو فاز سرش با شیب ثابتو پاشنه نشینی است، که هواپیما باید این مسیر را در حرکت طولی به عنوان مسیر مرجع تعقیب کند که شامل پروفیلی از خط مستقیم و منحنی نمایی است که در طول این مسیر ارتفاع خود را کاهش می دهد.
    اما در این روش نامعینی ها و اغتشاشات خارجی در نظر گرفته نشده است. ازاین رو روش تبدیل ماتریس را برای سیستم های دارای نامعینی و اغتشاشات خارجی گسترش داده شده است.
    کلید واژگان: کنترل مد لغزشی, معکوس پذیری, تنظیم کننده خطی مرتبه دوم, فرود هواپیما, اغتشاشات آئرودینامیکی, مسیر پروازی, تعقیب}
    Aircraft landing Control in Presents of Aerodynamic Disturbances Using Optimal Sliding Mode Control with Optimal Structure
    H. Kharatti *, A. Mahdoodi
    In this paper, a Sliding Mode Controller (SMC) based on Linear Quadratic Regulator (LQR) method is designed for aircraft landing control system in presence of aerodynamic disturbances. In order to obtain the control law, despite the inversion of input matrix should be calculated, in many practical systems the matrix is a non-square matrix which its inversion is not defined. To solve this problem, some approaches are developed which use pseudo inverse instead of the inversion of input matrix. A special type of transform matrix is employed for designing the proposed controller. The LQR procedure is used for calculating the transform matrix improves the performance of the control system. But in this method the external disturbances and uncertainties are not considered. Hence, the “matrix transform method" is extended for the systems with uncertainties and external disturbances. The propose controller is applied to control autonomous landing of Boeing 747. The simulation results are illustrated to show the performance of the proposed strategy.
    Keywords: sliding mode control, invertibility, LQR, Aircraft Landing, aerodynamic disturbances, Flight Path, Tracking}
  • مجید یاراحمدی، سمیه چگینی
    در این مقاله، یک کنترل کننده مقاوم هوشمند کوانتومی مبتنی بر ترکیب روش کنترل مد لغزشی با لایه مرزی و شبکه های عصبی کوانتومی ارائه می شود. این کنترل کننده با استفاده از تابع لغزشی متغیر با زمان و در حضور اختلالات خارجی، برای سیستم های غیرخطی نامعین، به منظور حذف اثرات ناشی از نامعینی های سیستم و فرکانس های مدل نشده، طراحی شده است. در این روش بهره کنترل و پهنای باند فرکانس شکست به طور تطبیقی تنظیم می شوند و ضمن حذف اثرات نامعینی ها به طور کارا، کنترل-کننده فاقد هرگونه نوسانات شدید می باشد. با توجه به سرعت و دقت بالای شبکه های عصبی کوانتومی در شناسایی سیستم، در این مقاله یک شبکه عصبی کوانتومی سه لایه برای شناسایی توابع نامعین غیرخطی دینامیک سیستم طراحی شده است. هم چنین، به منظور پشتیبانی تئوری تحلیلی روش و استخراج قواعد تطبیقی یک قضیه ارائه و اثبات شده است. در پایان مثال های شبیه سازی شده نشان می دهند که روش پیشنهادی یک کنترل ردیاب مقاوم تطبیقی هوشمند، که در آن دامنه کنترل و شاخص انتگرال قدرمطلق خطای ردیابی مسیر بسیار کمتر از سایر روش ها است، ارائه می کند. بنابراین شناسایی موثر و حذف اثرات ناشی از نامعینی های سیستم، قابل تنظیم بودن بهره کنترل و پهنای باند فرکانس شکست و ردیابی دقیق تر، از مزیت های روش پیشنهادی است.
    کلید واژگان: کنترل مد لغزشی, لایه مرزی, شبکه عصبی کوانتومی, پهنای باند فرکانس شکست, رگولاتور عدم قبول}
    Majid Yarahmadi, Somayeh Chegini
    In this paper, a quantum intelligent robust controller via a combination of sliding mode control with boundary layer and quantum neural networks, for uncertain nonlinear systems in presence of external disturbances, is presented. Based on the adjustable time variant rejection regulator and rejection parameter, a time variant sliding surface as an adaptive chain of the first ordered low pass filters is defined. A three layers quantum neural network is designed to identify the uncertain nonlinear functions in system dynamics. In this method, the control gain and the break-frequency bandwidth are tuned adaptively. Also, the effects of uncertainties and the un-modeled frequencies are eliminated and chattering phenomenon doesn’t occur. Also, for facilitating analytical theory of the presented method and derivation of the adaptive laws a theorem is proved. Finally, the simulated examples show that the proposed method presents an intelligent adaptive robust tracking control such that the control amplitudes and the integral absolute error index of the tracking trajectory are much less than the other methods. Therefore, effective identification, eliminating the effects of system uncertainties, adjustable control gain and break-frequency bandwidth and more accurate tracking are some of the advantages of this method.
    Keywords: sliding mode control, Boundary layer, Quantum neural network, Break, frequency bandwidth, Rejection Regulator}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال