NURKAN YAĞIZ, İsmail YÜKSEK, Tamer KEPÇELER

Sliding mode control of a planar flexible single-arm robot

Bu çalışmada, düzlemsel bir elastik robot kolunun kayan kipli kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bu tip robotik sistemler, üretim hatlarında, tehlikeli proseslerde, uzaktan malzeme taşımada kullanılmaktadır. Çalışmanın ilk kısmında, sistemin matematik modeli oluşturulmuştur. Tasarım gerçekleştirilirken kontrolcünün parametre değişimlerine karşı duyarlı olması amaçlanmıştır. Kayan kipli denetim bu tip uygulamalarda en çok uygulanan kontrol yöntemidir. Bilinen kayan kipli denetimde en önemli problem sistemde çatırtı oluşmasıdır. Bu nedenle robotu tahrik eden mekanizmalar zarar görebilmektedir. Diğer taraftan, motor güç devresi, motor momentindeki ani değişimleri sağlayamayabilir. Çalışmanın ikinci kısmında çatırtısız kayan kipli denetim elemanı ve bunun elastik robot kola uygulanması verilmiştir. Çalışmanın sonunda ise simulasyonlar yapılmış ve sonuçlar irdelenmiştir.

Düzlemsel esnek kollu bir robotun kayan kipli denetimi

Sliding Mode Control of a planar flexible single-arm robot is the subject of this paper. Such systems are used in material handling, in remote and dangerous environments and in production line. In the first part of the study, mathematical model of the system has been obtained. The design of robot controller should have obviously robust character. Sliding mode control has been increasingly used in such applications. The most important problem in classical sliding mode control is the chattering problem. In such cases, the gear mechanism of the robot could be broken. Besides, the output of the motor drive circuit may not follow these sudden changes, hi the second part of this study; therefore, non-chattering sliding mode control has been developed and applied to a flexible robot arm. Finally, a simulation study has been carried out and results have been discussed.

___

1. Morimoto, Y., Inamura, T., Makita., "Analysis and Control of a Flexible Robot Arm by Using Experimaental Modal Analysis", JSME International Journal, Series III, Vol 33, No 4.,1990
2. Singh, S.N., Schy, A.A., "Control of Elastic Robotic Systems by Nonlinear Inversion and Modal Damping", Journal of the Dynamic Systems, Measurement, and Control, Transaction of the ASME, 180 / Vol.108, September, ppl80-188, (1986).
3. Furusho, J., Nagao, H., Naruse, M., "Multivariable Root Loci of Control System of Robot Manipulators with Flexible Driving Systems", JSME International Journal, Series III, Vol 35, No 1., (1992).
4. Choi, S.B. and Shin, H.C. " A Hybrid Actuator Scheme for Robust Position Control of a Flexible Single-Link Manipulator" Journal of Robotics Systems" Volume 13, (6), pp 359- 370, (1996).
5. Sabanovic, A., "Chattering Free Sliding st Modes" , 1 Automatic Control Symposium of Turkey (TOK'94), Istanbul-Turkey, 6-7 April, 1994.
6. Hung, J. Y., "Variable Structure Control: A Survey", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 40, No:1. 1993.
7. Utkin, V. I., Variable Structure Systems with Sliding Modes , IEEE Transactions on Automatic Control, vol.AC-22, pp. 212- 222. 1977.
8. Utkin, V. I., Sliding Modes in Control and Optimisation, Springer - Verlag 1981.
9. Young, K. D., Controller Design for a Manipulator Using Theory of Variable Structure Systems , IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics.vol. SMC- 8, pp. 210-218. 1978.