چارچوب کنترلی زمان-متناهی ترکیبی برای ربات اسکلت بیرونی با استفاده از رویکرد کنترل غیرخطی مقاوم-تطبیقی

در این مقاله با استفاده از رویکرد کنترل غیرخطی مقاوم-تطبیقی‎، ساختار کنترلی ترکیبی جدیدی برای حل مسیله‎ ردیابی زمان-متناهی ربات‎ اسکلت بیرونی (با وجود اصطکاک ناشناخته، نامعینی پارامتری، عدم‏ قطعیت مدل ‏سازی و گشتاور انسانی نامعلوم) ارایه می‎ گردد تا جابجایی ‎های زاویه ‏ای مفاصل این نوع ربات‎ بعد از گذشت مدت زمان متناهی دقیقا به مسیرهای موردنظر برسند. در این راستا، ابتدا مدل غیرخطی کاملی برای توصیف رفتار دینامیکی ربات اسکلت بیرونی ارایه شده و ثابت ‏های فیزیکی (هم ‎چون جرم، طول و ممان اینرسی بازوها) همگی نامعلوم فرض می‎ گردند. علاوه بر این، نیروهای اصطکاک نامعلوم، عدم ‏قطعیت مدل ‏سازی و گشتاورهای انسانی نامعلوم (در قالب اغتشاش خارجی) به صورت عبارت ‎های جمعی به مدل اضافه گردیده ‎اند. بخش ‎هایی از مدل که شامل ثابت ‎های فیزیکی نامعلوم و نیروهای اصطکاک ناشناخته هستند به صورت دو فرم جداگانه‎ رگرسوری خطی در پارامتر نوشته می‎ شوند. در ادامه، کنترل کننده ‎های غیرخطی مقاوم-تطبیقی به گونه ‎ای طراحی می‏ شوند که در حضور عوامل نامطلوب مورد اشاره، هدف ردیابی زمان-متناهی برای ربات اسکلت بیرونی برآورده شده و پایداری زمان-متناهی کلی سیستم حلقه-‎بسته‎ تضمین گردد. در ساختار کنترلی ترکیبی پیشنهادی، از تلفیق راهکار کنترل مد لغزشی پایاندار (شامل سطوح لغزشی غیرخطی نوآورانه) و قوانین تطبیقی زمان-متناهی استفاده می ‏شود. این قوانین به منظور تخمین ثابت ‎های فیزیکی مدل، ضرایب نامعلوم نیروهای اصطکاکی، گشتاورهای انسانی نامعلوم و کران بالای نرم اقلیدسی بردار اغتشاش خارجی به کار گرفته می ‎شوند. تحلیل ‎های ریاضیاتی مقاله نشان می ‎دهد که پاسخ‎های زمانی همه‎ ی تخمین ‎ها بعد از سپری شدن زمان متناهی، دقیقا به مقادیر ثابت همگرا خواهند شد. در انتها، ساختار کنتر لی غیرخطی پیشنهادی بر روی یک نوع ربات اسکلت بیرونی دو درجه آزادی مورد شبیه سازی قرار می گیرد تا درستی عملکرد و کارایی آن‎ آشکار گردد.