الملخص

تعرض هذه الورقة دراسة تطبيق النظام الخطي التقليدي نوع CTC_PD والنظام الخطي التنبؤي MPC على رجل آلي ذو 6 درجات من الحرية. النظام التقليدي CTC_PD بسيط ويعامل كل ذراع من أذرع رجل آلي على أنها حلقة تحكم منفصلة، بينما النظام التنبؤي MPC يتعامل معها كوحدة متكاملة، علاوة على ذلك فإن للرجل الآلي قيود فنية يجب عدم تجاوزها. النظام التقليدي غير مهيأ للتعامل معها على عكس النظام التنبؤي الذي يأخذها بعين الاعتبار أثناء عملية السيطرة. تم استعمال نموذج بيتر كوك Peter Coke Model لغرض حساب معاملات القصور والاحتكاك والجاذبية، كما تم تحديد مسارات متغيرات المفاصل ثلاثية الدرجة واعتبارها المسارات المرغوب إتباعها لكل مفصل. تم تطوير نظام خطي هجين يتمتع بميزات كلا النظامين المذكورين أعلاه. وأظهرت محاكاة النظام الهجين مزايا جديرة بالاهتمام.

ABSTRACT

This paper studies the application of PD-linear Computed Torque Control (CTC-PD) and linear Model-based Predictive Control (MPC) techniques to IRp-6 robot with six degrees of freedom. The CTC-PD technique is simple but it treats each joint of the robot as separate control loop (SISO) system while the MPC technique is computationally more involved, however it considers the robot as one unit (MIMO) system. Moreover the robot has stringent constraints on inputs and outputs which further complicate the task for the CTC-PD controller. Peter Corke robot model functions’ Toolboxes were used to calculate the robot inertia matrix and the gravity, friction and centrifugal force vectors. The desired joints cubic trajectories values are calculated and used for positions and velocities set-point trajectories. A hybrid linear MPC-CTC-PD controller was developed. This scheme contains the advantages of both separate controllers. A simulation program was prepared using the MATLAB, the results of simulation shows benefits of the hybrid solution.