Bir Otonom Elektrikli Tekerlekli Sandalyenin Yörünge Kontrolünde Hesaplamalı Tork Kontrol ve PID Kontrol Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Bu çalışmada bir otonom elektrikli tekerlekli sandalyenin (OETS) analizi, tasarımı ve gerçek zamanlı yörünge takip kontrolü gerçekleştirilmiştir. Öncelikle tasarlanan OETS’ nin kinematik analizi yapılmış ve ardından sistemin tam dinamik modeli Lagrangian tekniğinden yararlanılarak elde edilmiştir. Sistemin gerçek zamanlı yörünge izleme performansını artırabilmek için, bu çalışmada farklı kontrol yöntemlerinden yararlanılmıştır. İlk olarak sistemin yörünge izleme kontrolü PID kontrolü üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ardından, sistemin yörünge izleme performansını artırabilmek için OETS’ nin tam dinamik modelinin göz önüne alındığı Model Tabanlı Hesaplamalı Tork Kontrol yönteminden yararlanılmıştır. Yapılan gerçek zamanlı yörünge izleme performans deneylerinden elde edilen sonuçlara göre, sistem için yapılan matematiksel analizlerin doğru olduğu kanıtlanmış ve özellikle hesaplamalı tork yönteminin kullanılması ile sistemin yörünge takip kontrolü güçlendirilmiştir.

A Comparative Study of Trajectory Tracking Control for an Autonomous Electric Wheelchair Based on Computed Torque Control and PID Control

In this study, design, analysis and real time trajectory tracking control of an autonomous electric wheelchair (AEWC) has been performed. Firstly, the kinematic analysis of the designed AEWC has been made and then dynamic analysis ofthe system have been obtained by using the Lagrangian method. Different control methods have been used in this study to improve the system's real-time trajectory tracking performance. Firstly, the trajectory tracking control of the system is performed by using PID control. Then, the model-based computed torque control method that takes into account the full dynamic model of the AEWC has been used in order to improve the trajectory tracking performance of the designed system. According to the results obtained from the real-time trajectory tracking experiments, the mathematical analysis made for the system proved to be correct and especially the trajectory tracking control of the system has become more robust by using the computed torque method.

___

  • Baruh, H. 1998. Analytical Dynamics 2nd ed., Mc Graw-Hill International Editions Series, New York, 260-350.
  • Boquete, L., García, R., Barea R., Mazo, M. 1999. Neural Control of the Movements of a Wheelchair. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 25(3), 213-226.
  • Crespo, M.S. 2003. Intermediate Dynamics, Complemented with Simulation and Animations, Mc Graw-Hill International Editions Series, New York, 584.
  • Cruz, C.D., Bastos L.T.F., Carelli, R. 2011. Adaptive motion control law of a robotic wheelchair. Control Engineering Practice, (19), 113-125. Ding D., Cooper, R.A. 2005. Electric powered wheelchairs. IEEE Control Systems, 25(2), 22-34.
  • Fujii F., Wada, K. 2005. Analysis on the manual control characteristics of the human pilot during the operation of the powered wheelchair, Advanced Robotics, 19(2), 121-139.
  • Greenwood, D.T. 1987. Principles of Dynamics (2nd Edition). Prentice Hall, USA 552.
  • Johnson, B.W., Aylor, J.H. 1986. Reliability&Safety Analysis of a Fault-Tolerant Controller. IEEE Transactions on Reliability, 35(4), 355-362.
  • Kung, Y.S., Huang, P.H., Su, F.C., Chen, T.S. 2011. Realization of an FPGA-based Motion control system for electric standing wheelchairs. IEEE Symposium on Industrial Electronics and Applications, Langkawi, 47-52.
  • Lewis, F.L., Abdallah, C., Dawson D.M. 1993. Control of Robot Manipulators, Maxwell Macmillan Publishing Company, Oxford 424.
  • Nguyen, T.N., Su, S.W., Nguyen, H.T. 2011. Robust Neuro-Sliding Mode Multivariable Control Strategy for Powered Wheelchairs, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 19(1), 105-111.
  • Pasin, F. 1994. Mekanik Sistemler Dinamiği, İTU Rektörlüğü, Türkiye, 1540.
  • Peng, W., Lin, Z., Su, J. 2009. Computed torque control-based composite nonlinear feedback controller for robot manipulators with bounded torques. IET Control Theory & Applications, 3(6), 701-711.
  • Saadatzi, M.N., Poshtan, J., Saadatzi, M.H. 2011. Optimal multivariable two-degree-of-freedom control of electric wheelchair using non-dominated sorting genetic algorithm-II. IEEE International Conference on Control Applications (CCA), Denver Colorado, 376-381.
  • Sangdani, M.H., Tavakolpour-Saleh, A., Lotfavar, R.A. 2018. Genetic algorithm-based optimal computed torque control of a vision-based tracker robot: Simulation and experiment. Engineering Applications of Artificial Intelligence, (67), 24-38.
  • Shung, J.B., Tomizuka, M.M., Auslander, D.M., Stout, G.G. 1983. Feedback Control and Simulation of a Wheelchair. ASME. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 105(2), 96-100.
  • Yang, Y.L. Chao, P.C.P., Sung, C.K. 2009. Landing Posture Control for a Generalized Twin-Body System Using Methods of Input–Output Linearization and Computed Torque. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 14(3), 326-336.
Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi-Cover
  • ISSN: 1307-9085
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2008
  • Yayıncı: Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Tianeptinin Sıçanlarda İskemi Reperfüzyonla Oluşturulan Oksidatif Böbrek Hasarına Etkisi

Bahadir SÜLEYMAN, Aslı ÖZBEK BİLGİN, Renad MAMMADOV

Bud and Leaf Diseases of Some Woody Plants in Some Private and Public Nurseries of Istanbul

Zeki SEVEROĞLU

Bir Otonom Elektrikli Tekerlekli Sandalyenin Yörünge Kontrolünde Hesaplamalı Tork Kontrol ve PID Kontrol Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Ahmet DUMLU, Kağan Koray AYTEN

An Efficient Synthesis of Novel Type Chalcones Containing 8-hydroxyquinoline Under Green Conditions

Tayfun ARSLAN

Evaluation of Wastewater Treatment Performances for Municipalities by Using MCDM Methods: Case Study in Turkey

Ertuğrul AYYILDIZ, Gökhan ÖZÇELİK

BT Görüntülerden Akciğerin Tespiti için Süper Piksel ve Yapay Sinir Ağı Tabanlı Bir Yöntem

Çağlar KILIKÇIER, Ersen YILMAZ

Erzincan ve Çevresinde Yayılış Gösteren Bazı Endemik Tanacetum L. (Asteraceae) Taksonlarının Antioksidan Aktivitelerinin Belirlenmesi

Ayşe Gül CANİKLİOĞLU, Zafer TÜRKMEN, Ali KANDEMİR

Atık Suyunun Temizlenmesi İçin Çevre Dostu Yeni Adsorbent Olarak KeçiboynuzuTozunun Kullanılarak Metilen Mavi Boyasının Adsorpsiyon Davranışı: Tepki Yüzey Metodolojisiyle Optimizasyon

Bahdişen GEZER, Yusuf ERSOY

Bazı Kimyasalların Etkisi Altında Escherichia coli’nin OmpF - OmpC Porin Protein Sentezi ve Bu Sentezde EnvZ, RpoS, H-NS, AcP’ın Rolünün Belirlenmesi

Cihan DARCAN, Hülya YILMAZ

Perspektiften Kaynaklanan Bozulmaların Geometrik Olarak Düzeltilmesi İçin Bir Yöntem

Erdal GÜVENOĞLU