Sinirsel bulanık tabanlı kayan kipli kontrol ile dört serbestlik dereceli bir robotun kontrolu
Neuro-fuzzy based sliding mode control of a four degree of freedom robot arm
Yazar: MEHMET KORKMAZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ŞİNASİ ARSLAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Tasarım ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Robot denetim = Robot control

Özet:
Robot kolları, endüstriyel uygulamalarda, malzeme taşımada ve sürekli imalat sistemlerinde sık olarak kullanılmaktadırlar. Özellikle endüstriyel uygulamalarda kullanılan dört mafsallı robot kollarının gelişmiş hareket yeteneği ve yüksek hassasiyete sahip olmaları ve ayrıca yüksek performanslı olmaları istenir. Bu durum, kontrol sistemleri uygulanarak sağlanabilir; ancak robot kollarının yüksek hızda çalışmaları ve uygulanan dış yüklerin etkileri, robot kontrolü tasarlanırken göz önünde bulundurulması gereken önemli parametrelerdir. Bu çalışmada, dört serbestlik dereceli bir robot kolu için sinirsel bulanık tabanlı kayan kipli kontrol ve hesaplanan moment yöntemi ile sinirsel bulanık mantık tabanlı kayan kipli kontrol yapısı tasarlanmış, simülasyon çalışmaları ile performansları değerlendirilmiştir.Yapay sinir ağları, bulanık mantık, kayan kipli kontrol ve hesaplanan moment yöntemi, robot kontrolünde en çok uygulanan yöntemlerdir. Ancak, karmaşık kinematik ve dinamik yapıya sahip robotlarda her bir kontrolörün tek başına uygulanması çoğu kez istenilen performansı sağlamak için yeterli olmaz. Bu nedenle bu çalışmada, robotun verilen yörüngeleri en iyi şekilde takip edebilmesi için sinirsel bulanık mantık tabanlı kayan kipli kontrolör (FNSMC) geliştirilmiştir. Tasarlanan kontrolör, ayrıca hesaplanan tork yöntemi (FNSMC) ile birleştirilerek geri besleme kontrolünün iyileştirilmesi amaçlanmıştır.Çalışmanın sonuçları her iki kontrol yönteminin verilen yörüngeleri takip etmede başarılı ve benzer özellikte olduklarını, ancak bozucu sinyallerin varlığında FNSMCCTC'nin, FNSMC'den daha başarılı olduğunu göstermiştir.Anahtar kelimeler: Dört serbestlik dereceli robot kolu, sinirsel bulanık mantık tabanlı kayan kipli kontrol, hesaplanan moment yöntemi, aşırı serbestlik dereceli problemi.

Abstract:
Robot arms are being used in industrial applications such as material handling and continuous production lines. In particular, four joint robot arms have high maneuverability and high precision capability required in industry. This can be provided by using control systems, but effects of some disturbances such as external applied torques and high speed working conditions should be taken into consideration during designing of controllers. In this study, a neural fuzzy based sliding mode control (FNSMC) structure had been designed, and the performances of that were evaluated with simulation works.Neural network, fuzzy logic, sliding mode, and computed torque methods are the most common in the control of robots. However, the use of each method is not individually sufficient to provide the required performance in the complex kinematic and dynamic structured robots. The neural fuzzy sliding mode controller has been developed to track the given trajectories in the best way. The designed FNSMC with computed torque method (FNSMCCTC) was aimed to enhance the feedback control.The obtained results have shown that both controllers have similar properties, but the FNSMCCTC was more successful than the FNSMC in the presence of disturbances.Keywords: Four degrees of freedom robot arm, neuro-fuzzy based sliding mode control, computed torque method, redundant degree of freedom problem.