Điều khiển chế độ trượt cho robot Stewart Platform: Tiếp cận dựa trên mô hình bán vật lý
16 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2024.20-26Từ khóa:
Stewart Platform; Mô hình hóa; Điều khiển chế độ trượt; Mô hình bán vật lý; Simscape/MATLAB.Tóm tắt
Bài báo này trình bày thiết kế và triển khai chiến lược điều khiển chế độ trượt (SMC) cho robot song song 6 bậc tự do, được biết đến với tên gọi Stewart Platform. Stewart Platform là một loại robot song song với cấu trúc gồm sáu thanh nối giữa nền cố định và nền di động, cho phép di chuyển và điều khiển chính xác trong không gian ba chiều. Nghiên cứu bắt đầu với việc mô hình hóa toán học chi tiết cho Stewart Platform, nắm bắt các đặc tính động học và động lực học phức tạp của hệ thống. Dựa trên mô hình động lực học của hệ thống, bài báo trình bày phương pháp điều khiển dựa trên chế độ trượt cho hệ thống Stewart Platform. Sau đó, mô hình Simscape, một môi trường mô phỏng dựa trên MATLAB, được đưa ra để kiểm tra và xác thực hiệu suất cũng như độ chính xác của bộ điều khiển. Các mô phỏng cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ chính xác và độ ổn định, khẳng định tiềm năng của SMC trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động của robot song song. Kết quả mô phỏng được đưa ra trong video: https://youtu.be/7Y0hBNNKAZE
Tài liệu tham khảo
[1]. M. Furqan, M. Suhaib, and N. Ahmad, “Studies on Stewart platform manipulator: A review,” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 31, pp. 4459–4470, (2017). DOI: https://doi.org/10.1007/s12206-017-0846-1
[2]. Y. Huang, D. M. Pool, O. Stroosma, Q. P. Chu, and M. Mulder, “A review of control schemes for hydraulic stewart platform flight simulator motion systems,” in AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, p. 1436, (2016). DOI: https://doi.org/10.2514/6.2016-1436
[3]. K. Herbuś and P. Ociepka, “Integration of the virtual model of a Stewart platform with the avatar of a vehicle in a virtual reality,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, p. 42018, (2016). DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/145/4/042018
[4]. V. Patel, S. Krishnan, A. Goncalves, and K. Goldberg, “SPRK: A low-cost stewart platform for motion study in surgical robotics,” in 2018 International Symposium on Medical Robotics (ISMR), pp. 1–6, (2018). DOI: https://doi.org/10.1109/ISMR.2018.8333300
[5]. A. L. Madsen and S. G. Kristensen, “Design of stewart platform for wave compensation,” Aalborg University, (2012).
[6]. G. Kazezkhan, B. Xiang, N. Wang, and A. Yusup, “Dynamic modeling of the Stewart platform for the NanShan Radio Telescope,” Advances in Mechanical Engineering, vol. 12, no. 7, p. 1687814020940072, (2020). DOI: https://doi.org/10.1177/1687814020940072
[7]. D. Li and S. E. Salcudean, “Modeling, simulation, and control of a hydraulic Stewart platform,” in Proceedings of International Conference on Robotics and Automation, pp. 3360–3366, (1997).
[8]. B. Dasgupta and T. S. Mruthyunjaya, “A Newton-Euler formulation for the inverse dynamics of the Stewart platform manipulator,” Mech Mach Theory, vol. 33, no. 8, pp. 1135–1152, (1998). DOI: https://doi.org/10.1016/S0094-114X(97)00118-3
[9]. M.-J. Liu, C.-X. Li, and C.-N. Li, “Dynamics analysis of the Gough-Stewart platform manipulator,” IEEE Transactions on robotics and automation, vol. 16, no. 1, pp. 94–98, (2000). DOI: https://doi.org/10.1109/70.833196
[10]. G. Lebret, K. Liu, and F. L. Lewis, “Dynamic analysis and control of a stewart platform manipulator,” J Robot Syst, vol. 10, no. 5, pp. 629–655, (1993), doi: 10.1002/rob.4620100506. DOI: https://doi.org/10.1002/rob.4620100506
[11]. A. Şumnu, .Ibrahim Halil Güzelbey, and M. V. Çakir, “Simulation and PID control of a Stewart platform with linear motor,” Journal of mechanical science and technology, vol. 31, pp. 345–356, (2017). DOI: https://doi.org/10.1007/s12206-016-1238-7
[12]. E. Akgül, “PID and LQR control of a planar head stabilization platform,” Middle East Technical University, (2011).
[13]. M. R. C. Qazani, H. Asadi, S. Mohamed, C. P. Lim, and S. Nahavandi, “A time-varying weight MPC-based motion cueing algorithm for motion simulation platform,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 23, no. 8, pp. 11767–11778, (2021). DOI: https://doi.org/10.1109/TITS.2021.3106970
[14]. Y. Zhou, J. She, F. Wang, and M. Iwasaki, “Disturbance rejection for Stewart platform based on integration of equivalent-input-disturbance and sliding-mode control methods,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, (2023). DOI: https://doi.org/10.1109/TMECH.2023.3237135
