Self-tuning type adaptive controllers for robotic manipulators

Abstract

KISA ÖZET Bu tez çalışmasında, 'robot kolları' ve 'uyarlamalı denetim' konuları beraber ele alınmıştır. Robot dizgeleri üzerine gerekli bilgiler verildikten sonra, öz-ayarlayıcı tip uyarlamalı denetimin robot kollarının yol izleme sorununa nasıl uygulanacağı açıklanmıştır. Uygulanan deneticiler Genelleştirilmiş Enküçük Varyans, Genelleştirilmiş ÖngöTülü (GÖD), Kutup- yerleştirme ve Düşürülümüş Varyans (DV) Kutup-yerleştirme denetimlerdir. İstenen açısal hızları küçülten ters kinematik algoritmaları, öz- ayarlayıcı ile daha basitleştirilmiş kompanzasyon kullanılmasını sağlar. Böylece, yalnız pozisyon geri beslemesi ile deneticiler gerçekleştirilebilir. Bu deneticilerin verimlilikleri, üç-kollu bir robot kolunun simülasyonuna uygulanmaları ile sınanmıştır. Denetici gerçekleştirirken robot kolu için doğrulaştırılmış ya da tedirgi modeli kabul edilir. Her iki model de yeterli sonuçlar vermiştir. Bu tez çalışmasında GÖD'In çift-kapılı olarak ve DV kutup-yerleştirme algoritmasının izleme için formülasyonu gerçekleştirilmiştir. DV Kutup- yerleştirme algoritmasının diğerlerine göre tasarım kolaylığı ve hata iyiliği açılarından üstün olduğu görülmüştür.

ABSTRACT In this thesis, two topics 'robotic manipulators' and 'adaptive control` have been dealt. After giving necessary knowledge on robotic systems how self-tuning type adaptive controllers can be used for the trajectory control of robotic manipulators is explained. The controllers applied are namely Generalised Minimum Variance, Generalised Predlctive(GPC), Pole-placement and Reduced Variance (RV) Pole-placement. Use of inverse kinematics algorithms that minimizes the desired angular velocities permits a simpler compensator to use along with the self- tuner. So, it has been possible to design controllers with only positional feedback. The performance of these controllers are compared by application to a three-link manipulator through simulations. A linearized or perturbation model for the manipulator is assumed to design a controller. Both methods have given satisfactory results. The interpertation of GPC as two-port controller with a different formulation and application of RV pole-placement algorithm to tracking have been accomplished in this thesis. The Reduced Variance Pole-placement algorithm has been superior to other in two fold; easiness in the design and output error performance. iv