Śledzenie odporne manipulatorów z ograniczeniami na sterowania

• Autorzy: Galicki M.

Warianty tytułu

EN

Robust tracking of manipulators subject to control constraints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono problem odpornego sterowania robotów manipulacyjnych. Na podstawie teorii stabilności Lapunowa oraz wykorzystując uogólniony błąd śledzenia, jak również zanurzając pierwotną dynamikę manipulatora do odpowiedniej przestrzeni dynamiki błędów, zaproponowano nieliniowe prawo sterowania, które gwarantuje globalną oraz asymptotyczną stabilność błędu śledzenia. Pokazano, że oferowany schemat sterowania jest odporny na strukturalne oraz zależne od czasu zaburzenia równań dynamiki robota. W przeciwieństwie do wielu innych podejść, przedstawiony algorytm uwzględnia ograniczenia na sterowania siłowników. Podano przykład komputerowy dla robota o dwóch parach kinematycznych. Dodatkowo zaproponowany algorytm porównano (numerycznie) z klasycznym sterownikiem typu PD.

EN

This paper addresses a problem of robust control of robotic manipulators. Based on the Lyapunov stability theory and utilizing the generalized tracking error as well as embedding prior manipulator dynamics into a suitable space of error dynamics, we propose a simple nonlinear control law which guarantees global asymptotic stability of the tracking error. This control scheme is shown to be robust to the structural and time-varying disturbances of the robot dynamic equations. As opposed to most of other existing approaches, our algorithm takes also into account actuator constraints when tracking the described trajectory. Moreover, it produces continuous controls with respect to time which are very desirable in all control algorithms. Computer simulations are presented for a two degrees-of-freedom direct drive robot arm which are in accordance with the theoretical analysis. They also confirm that the proposed control strategy provides a simple and effective means of obtaining high trajectory tracking. In addition, our control algorithm is compared numerically with a classical PD controller.

Słowa kluczowe

PL

sterowanie robotem; nieliniowe prawo sterowania

EN

control of robot; nonlinear control law

• Wydawca: Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk
• Czasopismo: Studia z Automatyki i Informatyki
• Rocznik: 2000
• Tom: T. 25
• Strony: 83--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Galicki M.

• Politechnika Zielonogórska, Instytut Organizacji i Zarządzania, ul. Podgórna 50, 65-246 Zielona Góra,

Bibliografia

• [1] Bayard D.S., Wen J.T.: New Class of Control Laws for Robotic Manipulators: Part 2 - Adaptive Case. Int. Journal of Control, vol. 47, nr 5, 1988, s. 1387-1406.
• [2] Choi Y., Chuang W.K., Youm Y: Robust Control of Manipulators Using Hamiltonian Optimization. Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 1997, s. 2358-2364.
• [3] Coulbaugh R., Barany E., Glass K.: Global Regulation of Uncertain Manipulators Using Bounded Controls. Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 1997, s. 1148-1155.
• [4] Colbaugh R., Seraji H.: Adaptive Tracking Control of Manipulators: Theory and Experiments. Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 1994, s. 2992-2998.
• [5] Craig J.J.: Adaptive Control of Mechanical Manipulators. Addison-Wesley, Nowy Jork 1988.
• [6] Fujita M., Tanaka N.: A New Type of Robust Tracking Control of Robot Manipulators Based on Generalized SP-D Control Scheme. Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 1997, s. 2371-2376.
• [7] Galicki M., Witte H.: Time-Optimal Control of Articulated Mechanisms. Proc. of the V-th IFAC Syrnposium on Robot Control, SYROCO, 1997, s. 283-287.
• [8] Hu J., Dawson D.M., Vedagargha P., Canbolat H.: A Global Adaptive Link Position-Tracking Controller for Robot Manipulators Driven by Induction Motors. Int. Journal of Systems Science, vol. 28, nr 7, 1997, s. 625-642.
• [9] Kozłowski K.: Modelling and Identification in Robotics. Springer Verlag, Berlin 1998.
• [10] Krstic M., Kanellakopoulos I., Kokotovic P.: Nonlinear and Adaptive Control Design. Wiley, Nowy Jork 1995.
• [11] Lin F., An Optimal Control Approach to Robust Control Design. Int. Journal of Control, vol. 73, nr 3, 2000, s. 177-186.
• [12] Lin F., Brandt R.D.: An Optimal Control Approach to Robust Control of Robot Manipulators. IEEE Trans, on Robotics and Automation, vol. 14, nr 1, 1998, s. 69-77.
• [13] Liu G., Goldenberg A.A.: Asymptotically stable Robust Control of Robot Manipulators. Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 1994, s. 2968-2973.
• [14] Matyuhin W.I.: Nepreryvnye universalnye zakony upravlenya manipulyacionnym robotom. Avtomatika i Telemiechanika, nr 4, 1997, s. 31-44.
• [15| Mazur A.: Uniwersalny adaptacyjny ʎ-śledzący układ sterowania robota. Materiały Krajowej Konferencji Robotyki, 1996, s. 124-131.
• [16] Qu Z., Dorsey J.: Robust Tracking Control of Robots by a Linear Feedback Law. IEEE Trans. on Automatic Control. vol. 36, nr 9, 1991, s. 1081-1084.
• [17] Sadegh N., Horowitz R.: Stability and Robustness Analysis of a Class of Adaptive Controllers for Robotic Manipulators. Int. Journal of Robotics Research, vol. 9, nr 3, 1990, s. 74-94.
• [18] Sage H.G., Mathelin M.F., Ostertag E.: Robust Control of Robot Manipulators: A Survey. Int. Journal of Control, vol. 72, nr 16, 1999, s. 1498-1522.
• [19] Sciavicco L., Siciliano B.: Modeling and Control of Robot Manipulators. McGraw-Hill Inc., Nowy Jork 1996.
• [20] Slotine J.J., Li W.: Applied Nonlinear Control. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ 1991.
• [21] Slotine J.J.E., Li W.: On the Adaptive Control of Robot Manipulators. Int. Journal of Robotics Research, vol. 6, nr 3, 1987, s. 49-59.
• [22] Song Y.D.: Adaptive Motion Tracking Control of Robot Manipulators - Non-Regressor Based Approach. Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 1994, s. 3008-3013.
• [23] Spong M.W.: On the Robust Control of Robot Manipulators. IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 37, nr 3, 1992, s. 1782-1786.
• [24] Spong M.W., Vidyasagar M.: Robot Dynamics and Control. Wiley, Nowy Jork 1989.
• [25] Stepanenko Y, Su C.: Robust Motion/Force Control of Mechanical System with Classical Nonholonomic Constraints. IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 39, 1994, s. 609-613.
• [26] Tarokh M.: Decoupled Nonlinear Three-Term Controllers for Robot Trajectory Tracking. IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 15, nr 2, 1999, s. 369-380.
• [27] Tchoń K., Mazur A., Dulęba I., Hossa R., Muszyński R.: Manipulatory i roboty mobilne. Modele, planowanie ruchu, sterowanie. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2000.
• [28] Wang D., Wen C., Wang Y., Zhang N.: Robust Control for Robots Using Auxiliary Polynomials: Theory and Experiments. Int. Journal of Control, vol. 70, nr 4, 1998, s. 523-540.