Function based control for motion control systems

Abstract

Hareket denetim sistemlerin önemi teknolojik gelişmelerin artması ile daha da artmaktadır.Teknolojik gelişmeler değişik çalışma alanlarını aynı çatı altında toplamaya teşvik ederken,gitgide karmaşıklaşan yapıdaki denetleyiciler belirsiz yapılı çevrelerde sistemlerin görevlerinigerçekleştirmeye çalışmaktadır.Hareket denetim sistemleri karışık yapılarından dolayı karışık ileri ya da ters kinematikleresahip olabileceği gibi diğer sistemler ile karışık etkileşimlere de sahip olabilir. Bu çalışmada,sistemlerin hareketleri ?fonksiyon? diye adlandırılan görevlere ayrılmaktadır. Fonksiyonuzayında, bu fonksionlar için bağımsız denetleyiciler tasarlanmaktadır. Sistemin orjinal uzayınageri dönülüp, fonksiyon tabanlı denetleyici çıkışları doğrusal ekleme metodu ile birleştirildiğindesistemin orjinal uzayında kontrol edildiği ispalanmaktadır.Bu yöntemin uygulanabilirliği çift taraflı sistemler ve paralel mekanizmalar ilegösterilmektedir. Çift taraflı sistem uygulamaları, bu yöntemin sistemlerin etkileşimini kontroletmede ve sistemler arasında istenen fonksiyonel ilişkiyi kurabilmede kullanılacağınıkanıtlamaktadır.Ayrıca, bağlı (coupled) ve doğrusal olmayan sistem dinamiklerine sahip olan paralelmekanizmalar ailesinden beş çubuklu bağlam (pantograph) ve üç bacaklı mekanizmaincelemeleri, hareket denetim görevlerini gerçekleştirmek için oluşturulan uygun bir referansyapılandırmanın, sistem dinamiklerini ayırmayı ve basit denetleyiciler elde etmeyi sağladığınıgöstermektedir.Deney ve simülasyon sonuçları fonksiyonel denetimin haraket kontrol sistemlerindeuygulanabileceğini ve özelliklerinin bu sistemler için başarılı gelecek tasarımlar vaat ettiğiniortaya koymaktadır.

Motion control systems are gaining importance as more and more sophisticateddevelopments arise in technology. Technological improvements enhance incorporation ofdifferent research areas into the same framework while trying to make systems function inunstructured environments renders the design of control systems increasingly complex.Since motion systems are complex, they have complex forward or inverse kinematics,or interactions with other systems. In this study, motion of the systems is decomposed intothe tasks, so called ?functions?. Independent controllers are designed for these functions inthe function space. It is proven that motion systems will be controlled in the original spaceif function based control outputs are superposed.Applicability of this method is demonstrated on bilateral systems and parallelmechanisms. Bilateral systems application proved that function based control can be usedin controlling systems with interactions while establishing desired functional relationbetween them.Moreover, investigation of a pantograph and a three-legged manipulator, which comefrom the parallel mechanisms family and have nonlinear and coupled system dynamics,showed that creating an appropriate reference configuration to realize the task of motioncontrol helps decouple system dynamics.Satisfactory simulation results show that functional control can be implemented andits characteristics promise successful future designs for motion control systems.