The Adaptive control of a single-link flexible manipulator

TEK KOLLU ESNEK BİR ROBOTUN UYARLAMALI DENETİMİ ÖZET Esnek kollu robotlar, katı robotlara göre hız ve yük taşıma kapasiteleri gibi açılardan bazı üstünlüklere sahiptir. Esneklik, daha yüksek yük/kol ağırlığı oranı, daha yüksek hız ve daha düşük enerji harcaması sağlamaktadır. Bununla beraber, biçim-değiştirici (deformasyonlu) hareket ve toplam hareket arasındaki karşılıklı etkileşim, modelleme ve denetimde güçlükler yaratmaktadır. Kolun hareketi, uzaysal sınır durumlarını ve dolayısıyla robotun parametrelerini değiştirir. Bu yüzden, kolun sabit bir modeline göre tasarlanan denetimciler yetersiz kalır ve parametrelerin kestirimi önem kazanır. Bu tezde, parametreleri bilinmeyen esnek bir robot kolunun değişik denetim yöntemleri altındaki performansları karşılaştırılmaktadır. Bilinmeyen parametrelerin kestirimi için uyarlamalı yöntemler kullanılmıştır. Uygulanan denetim yöntemleri, kutup yerleştirme denetimi, kutup yerleştirme yöntemi ve Ziegler-Nichols kurallarına göre tasarımlanan PID denetimcisi, model dayanıklı uyarlamalı denetim, bulanık denetim, öngörümlü denetim ve eniyi denetimdir. Her denetim yöntemi için benzetim sonuçlan gösterilmekte ve karşılaştırılmaktadır. IV ABSTRACT Flexible-link robots have advantages compared to rigid robots in certain aspects, like speed and load carrying capabilities. Flexibility leads to higher load to arm weight ratio, speed and lower energy consumption. However, the interaction between the deformational behaviour and the gross motion of the links introduce difficulties in the modelling and control of flexible arms. As the arm moves, the spatial boundary conditions and hence the parameters associated with the robot arm change. Therefore, a controller designed on a fixed model of the arm may be unsuccessful and estimation of the parameters becomes neccessary. In this thesis, the performance of a single-link flexible manipulator with unknown parameters, under different control schemes are compared. Adaptive methods are used to estimate the unknown parameters. Pole placement control, PID control designed with pole placement and by Ziegler-Nichols tuning rules, model reference adaptive control, fuzzy control, predictive control and optimal control are applied; results of the simulations for each of the controllers are illustrated and compared. 142