دوره 14، شماره 4 - ( مجله کنترل، جلد 14، شماره 4، زمستان 1399 )
جلد 14 شماره 4,1399 صفحات 54-43 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Ebrahimi Bavili R, Akbari A, Mahboobi Esfanjani R. Bilateral Teleoperation System in the Presence of Non-passive Interaction Forces and Actuators Fault. JoC 2021; 14 (4) :43-54
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-655-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-655-fa.html
ابراهیمی باویلی رباب، اکبری احمد، محبوبی اسفنجانی رضا. سیستم عمل از دور دوطرفه درحضور نیروهای تماسی غیرمنفعل و عیب عملگرها. مجله کنترل. 1399; 14 (4) :43-54
1- گروه کنترل،دانشکده مهندسی برق،دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران
چکیده: (5669 مشاهده)
این مقاله به مسأله پایدارسازی مجانبی و ردیابی موقعیت و نیرو در سیستم عمل از دور دوطرفه غیرخطی در حضور نیروهای تماسی غیرمنفعل، تأخیرزمانی متغیردر کانال ارتباطی و رخداد عیب در عملگرها می پردازد. به این منظور، یک قانون کنترل تحمل پذیر عیب با رویکرد غیرفعال ارائه می شودکه با استفاده از موقعیت و سرعت زاویه ای بازوهای ربات های محلی و دور اهداف کنترلی را برآورده می کند. با استفاده از قضییه لیاپانف-کرازوفسکی شرایط کافی پایداری مجانبی و ردیابی موقعیت در سیستم حلقه بسته به صورت یک سری ناتساوی های ماتریسی خطی برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده استخراج می شود. از مزایای مهم روش ارائه شده این است که توانایی جبران همزمان عیب بایاس و افت کارایی عملگرها را برای سیستم عمل از دور غیرخطی فراهم می کند. همچنین پایداری مجانبی خطای ردیابی موقعیت در حضور نیروهای تماسی غیرمنفعل بواسطه کنترل انتگرال تضمین می شود. نتایج شبیه سازی روش مورد نظر روی سیستم عمل از دور با ربات های 2 و 3 درجه آزادی و مقایسه آن با روش رقیب، کارایی و مزایای روش را نشان می دهد.
واژه‌های کلیدی: سیستم عمل از دور دوطرفه، نیروهای تماسی غیرمنفعل، عیب عملگر، پایداری مجانبی و ردیابی موقعیت و نیرو.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1397/12/14 | پذیرش: 1398/10/23 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/4/25 | انتشار: 1399/11/10
دریافت: 1397/12/14 | پذیرش: 1398/10/23 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/4/25 | انتشار: 1399/11/10
فهرست منابع
1. [1] P. F. Hokayem and M. Spong, "Bilateral teleoperation: An historical survey," Automatica, vol. 42, no. 12, pp. 2035-2057, 2006. [DOI:10.1016/j.automatica.2006.06.027]
2. [2] E. Nuno, L. Basanez and R. Ortega, "Passivity-based control for bilateral teleoperation: A tutorial," Automatica, vol. 47, no. 3, pp. 485-495, 2011. [DOI:10.1016/j.automatica.2011.01.004]
3. [3] P. Arcara and C. Melchiorri, "Control schemes for teleoperation with time delay: A comparative study," Robotics and Autonomous Systems, vol. 38, no. 1, pp. 49-64, 2002. [DOI:10.1016/S0921-8890(01)00164-6]
4. [4] R. Anderson and M. Spong, "Bilateral control of teleoperators with time delay," IEEE Tranation on Automatic Control, vol. 34, no. 5, pp. 494-501, 1989. [DOI:10.1109/9.24201]
5. [5] G. Niemeyer, and J. Slotine, "Stable adaptive teleoperation," IEEE Journal of Ocean Engineering, vol. 16, no. 1, pp. 152-162, 1991. [DOI:10.1109/48.64895]
6. [6] E. Nuno, L. Basanez, R. Ortega, and MW. Spong, "Position tracking for nonlinear teleoperators with variable time-delay," International Journal of Robotics & Research, vol. 28, no. 7, pp. 895-910, 2009. [DOI:10.1177/0278364908099461]
7. [7] E. Nuno, L. Basanez and M. Prada, "Asymptotic stability of teleoperators with variable time-delays," IEEE Conference on Conference on Robotics and Automation, pp. 4332-4337, 2009. [DOI:10.1109/ROBOT.2009.5152507]
8. [8] K. Baghestan, SM. Rezaei, HA Talebi and M. Zareinejad, "A controller-observer scheme for nonlinear bilateral teleoperation systems," Part I: Journal of Systems and Control Engineering, vol. 228, no. 1, pp. 49-59, 2013. [DOI:10.1177/0959651813502176]
9. [9] N. Chopra, M. Spong, and R. Lozano, "Synchronization of bilateral teleoperators with time delay," Automatica, vol. 44, no. 8, pp. 2142-2148, 2008. [DOI:10.1016/j.automatica.2007.12.002]
10. [10] E. Nuno, R. Ortega, L. Basanez, and N. Barabanov, "An adaptive controller for nonlinear bilateral teleoperators," Automatica, vol. 46, no. 1, pp. 155-159, 2010a. [DOI:10.1016/j.automatica.2009.10.026]
11. [11] F. Hashemzadeh, I. Hassanzadeh, M. Tavakoli, and G. Alizadeh, "Adaptive control for state synchronization of nonlinear haptic telerobotic systems with asymmetric varying time delays," Journal of Intelligent and Robotic Systems, vol. 68, no 4, pp. 245-259, 2012. [DOI:10.1007/s10846-012-9678-5]
12. [12] M. Dyck, A. Jazayeri and M. Tavakoli, "Is the human operator in a teleoperation system passive?," IEEE world Haptics Conference, pp. 683-688, 2013. [DOI:10.1109/WHC.2013.6548491]
13. [13] K. Mohammadi, H. A. Talebi and M. Zareinejad, "Lyapunov stability analysis of a bilateral teleoperation system interacting with active environment," RSI International Conference on Robotics and Mechatronics, pp. 96-101, 2015. [DOI:10.1109/ICRoM.2015.7367767]
14. [14] F. Hashemzadeh, and M. Tavakoli, "Position and force tracking in nonlinear teleoperation system under varying delays," Robotica, vol. 33, no. 4, pp. 1003-1016, 2015. [DOI:10.1017/S026357471400068X]
15. [15] S. Ganjefar, S. Rezaei, F. Hashemzadeh, "Position and force tracking in nonlinear teleoperation systems with sandwich linearity in actuators and time-varying delay," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 86(part A), pp. 308-324, 2017. [DOI:10.1016/j.ymssp.2016.09.023]
16. [16] I. G. Polushin and H. J. Marquez, "Stabilization of bilaterally controlled teleoperators with communication delay," International Journal of Control, vol 76, no. 8, pp. 858-870, 2003. [DOI:10.1080/0020717031000116515]
17. [17] I. G. Polushin, P. X. Liu, C.-H. Lung, "A control scheme for stable force-reflecting teleoperation over IP networks," IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, vol. 36, no. 4, pp. 930-939, 2006. [DOI:10.1109/TSMCB.2005.861878]
18. [18] R. Lozano, N. Chopra and M. W. Spong, "Convergence analysis of bilateral teleoperation with constant human input," American Control Conference, pp. 1443-1448, 2007. [DOI:10.1109/ACC.2007.4282718]
19. [19] C. Hua, and P. X. Liu, "Convergence analysis of teleoperation systems with unsymmetric time-varying delays," IEEE Transaction and Circuits Systems, Vol. 56, no. 3, pp. 240-244, 2009. [DOI:10.1109/TCSII.2009.2015364]
20. [20] SH. Islam, P. X. Liu, A. El Saddik, "Nonlinear control for teleoperation systems with time varying delay," Nonlinear Dynamics, vol.76, pp. 931-954, 2014. [DOI:10.1007/s11071-013-1179-y]
21. [21] SH. Islam, P. X. Liu, A. El Saddik and J. Dias, "Bilateral shared autonomous systems with passive and nonpassive input forces under time varying delay," ISA Transactions, vol. 54, pp. 218-228, 2015. [DOI:10.1016/j.isatra.2014.07.008]
22. [22] Y. Zhang and J. Jiang, "Bibliographical review on reconfigurable fault-tolerant control system," Annual Reviews in Control, vol. 32, pp. 229-252, 2008. [DOI:10.1016/j.arcontrol.2008.03.008]
23. [23] J. Jiang and X. Yu, "Fault tolerant control systems: a comparitive study between active and passive approaches," Annual Reviews in Control, vol. 36, no. 1, pp. 60-72, 2012. [DOI:10.1016/j.arcontrol.2012.03.005]
24. [24] A. Mirzaee and K. Salahshoor, "Fault diagnosis and accommodation of nonlinear systems based on multiple model adaptive unscented kalman filter and switched MPC and H-infinity loop shaping controller," Journal of Process Control, vol .22, no. 3, pp 626-634, 2012. [DOI:10.1016/j.jprocont.2012.01.002]
25. [25] M. Boukhnifer, and A. Ferreira, "Fault Tolerant Control of a bilateral Teleoperated Micromanipulation System," IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2008. [DOI:10.1109/IROS.2008.4650863]
26. [26] M. Boukhnifer, and A. Ferreira, "Fault Tolerant Control of a Teleoperated Piezoelectric Microgripper," Asian J Cont, 15(4), pp. 1-13, 2012. [DOI:10.1002/asjc.593]
27. [27] L. Marton, and JA. Esclusa, "Energetic Approach for Actuator Fault Accommodation: Application to Bilateral Teleoperation," Sys Tol Conference on Control and Fault-Tolerant Systems, 2013. [DOI:10.1109/SysTol.2013.6693828]
28. [28] I. Sharifi, H. A. Talebi and M. Motaharifar, "Robust output feedbach controller design for time-delayed teleoperation: experimental results," Asian J Cont, 19(2), pp. 1-11, 2017. [DOI:10.1002/asjc.1387]
29. [29] X. Liu, M. Tavakoli and Q. Huang, "Nonlinear adaptive bilateral control of teleoperation systems with uncertain dynamics and kinematics," IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2010. [DOI:10.1109/IROS.2010.5652345]
30. [30] I. G. Polouchine, "Force-reflecting teleoperation over wide-area networks, Ph. D. thesis, Carleton university, Ottawa, Canada, 2009.
31. [31] ر. ابراهیمی باویلی و م. ج. خسروجردی، " طراحی کنترل کننده تحمل¬پذیر عیب مبتنی بر کنترل پیش¬بین غیرخطی مقاوم جهت جبران عیب محرک¬ها، " مجله کنترل، جلد 9، شماره 1، صفحه 24-13، 1394.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
