ارایه یک الگوریتم فرا ابتکاری بهبودیافته جهت بهینه‌سازی کنترل‌کننده مرتبه کسری برای بازوی ربات صنعتی با ساختار موازی

Abstract

هدف: امروزه از سیستم‌های رباتیک به صورت وسیعی در پیشبرد عملیات صنعتی بهره گرفته می‌شود؛ بنابراین، اتخاذ تصمیمات کنترلی مناسب جهت تضمین کارایی این سیستم­‌ها امری حیاتی است. لازم است معیارهایی هم‌چون مدت زمان عملیات و سرعت پاسخ‌دهی، هزینه کنترلی و خطای سیستم با ارایه روش مناسبی به صورتی کنترل شوند تا عملیات صنعتی به نحو موفقیت‌آمیزی انجام شود؛ لذا این مقاله دو هدف اصلی را دنبال می‌کند: 1- کنترل سیستم رباتیک از طریق ارایه یک روش مبتنی بر حسابان مرتبه کسری به صورتی که قادر باشد باوجود پیچیدگی و غیر خطی‌­گری در سیستم آن را کنترل نماید و 2- ارایه الگوریتم فرا ابتکاری "بهبود‌یافته گرگ خاکستری" جهت بهینه‌سازی پاسخ سیستم. روش‌شناسی پژوهش: ابتدا مدل ریاضی ربات بر مبنای قوانین لاگرانژ ارایه می­‌شود و سپس از حسابان مرتبه کسری جهت طراحی کنترل‌کننده بهره گرفته می­‌شود. علاوه‌بر‌آن، کارایی الگوریتم گرگ خاکستری با ارایه روش بهبودیافته افزایش می­‌یابد. یافته‌ها: توابع هزینه مختلف برمبنای معیارهای عملکردی اصلی سیستم رباتیک معرفی و الگوریتم بهبود‌یافته بر آن­ها اعمال می­‌شود. نتایج حاصل از مقایسه الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم­‌های دیگر، نشان­‌دهنده عملکرد مطلوب الگوریتم پیشنهادی هستند. علاوه‌بر‌آن، کارایی کنترل‌­کننده مرتبه کسری با معادل مرتبه صحیح آن مقایسه می­‌شود و نتایج نشان­‌دهنده بهبود قابل‌توجه عملکرد سیستم هستند. اصالت/ارزش افزوده علمی: کنترل­‌کننده پیشنهادی قادر است باوجود پیچیدگی و غیر خطی‌­گری در مدل سیستم، آن را به‌خوبی کنترل نماید. علاوه‌بر‌آن با الهام از الگوریتم گرگ خاکستری، روش بهینه‌­سازی بهبود‌یافته‌­ای ارایه می­‌شود که قادر به افزایش کارایی سیستم کنترل‌شده باشد. نتایج عددی عملکرد مطلوب کنترل­‌کننده و الگوریتم بهینه­‌سازی بهبودیافته را نشان می‌­دهند.