Upravljanje necelobrojnog reda jednim robotskim sistemom pogonjenog jednosmernim motorima

Abstract

U ovom radu, predstavljeni su novi PID algoritmi upravljanja zasnovani na računu necelobrojnog reda i optimalnoj proceduri u zadatku pozicioniranja robotskog sistema sa tri stepena slobode pogonjen jednosmernim motorima. Cilj je bio odrediti optimalno podešavanje PIα Dβ kontrolera necelobrojnog reda da bi se ispunili željeni zahtevi zatvorenog sistema upravljanja, uzimajući u obzir prednosti korišćenja necelobrojnog reda α i β . Efikasnost predloženog optimalnog PID upravljanja necelobrojnog reda je demonstriran na pogodno usvojenom robotskom sistemu sa tri stepena slobode kao jednom ilustrativnom primeru. Takođe, ovaj rad predlaže jedno robustno upravljanje u režimu klizanja necelobrojnog reda datim robotom pogonjen jednosmernim motorima. Prvo je projektovan klasični kontroler u kliznom režimu zasnovan na PDα kliznoj površini. Numeričke simulacije su sprovedene da predstave robusne osobine predloženog upravljačkog sistema kao i da istakne značaj datog upravljanja koji se ogleda i u smanjenju oscilacija datog robota u radnom prostoru (chattering-free). Simulacije uključuju i poređenje kontrolera PDα u režimu klizanja necelobrojnog reda sa standardnim PD kontrolerom u režimu klizanja. .

This paper presents the new algorithms of PID control based on fractional calculus (FC) and an optimal procedure in the position control of a 3 DOF robotic system driven by DC motors. The objective of this work is to find out the optimal settings for a fractional PIα Dβ controller in order to fulfill the proposed design specifications for the closed-loop system, taking advantage of the fractional orders, α and β . The effectiveness of the suggested optimal fractional PID control is demonstrated with a suitable robot with three degrees of freedom as an illustrative example. In addition, this paper proposes a robust fractional-order sliding mode control of a 3-DOF robot system driven by DC motors. Primarily, a conventional sliding mode controller based on a PDα sliding surface is designed. Numerical simulations have been carried out to show the proposed control system's robustness properties as well as the significance of the proposed control which resulted in reducing output oscillations (chattering-free) of the given robot. The simulations also include a comparison of the fractional-order PDα sliding mode controller with the standard PD sliding-mode controller. .