کنترل بهینه ی حرکت بازوی ماهر کم محرک 3 درجه آزادی واقع در صفحه ی افقی

سیستم های کم محرک دسته ای از سیستم های مکانیکی هستند که در آنها تعداد متغیرهای ورودی، کمتر از تعداد درجات آزادی است. سیستم های کم محرک گستره ی وسیعی از کاربردها را در مهندسی مکانیک شامل می شوند. حالت های مختلفی از بروز این پدیده در سیستم های مکانیکی وجود دارد. دسته ای از سیستم ها به طور ذاتی دارای این ویژگی می باشند، دستهای دیگر سیستم هایی هستند که به علت وجود نقص دچار این پدیده شده اند و دسته ای از سیستمها که به عمد و با هدف مطالعه و تحقیق کم محرک طراحی می گردند. وجود این پدیده در یک سیستم چالش هایی در زمینه ی کنترل به سیستم تحمیل می نماید، که از جمله ی مهم ترین آنهاعدم امکان خطی سازی کامل فیدبک حالت می باشد. از جمله دیگر عواملی که بر پیچیدگی این دسته از سیستمها می افزاید، وجود قیود غیرهولونومیک مرتبه دوم در این سیستم ها می باشد. در دسته - ای از کابردهای سیستم های کم محرک که بیشتر در کاربردهای هوافضا رایج است، سیستم برای صرفه جویی در مصرف انرژی کم محرک طراحی می گردد. بنابراین استفاده از کنترل بهینه با معیار عملکردی که در آن حداقل مصرف انرژی لحاظ شود، می تواند رهیافت مناسبی برای کنترل این سیستم ها باشد. در این مقاله، کنترل بهینه ی حرکت نقطه به نقطه ی مقید به مسیر بازوی ماهر کم محرک سه درجه آزادی واقع در صفحه ی افقی مورد مطالعه قرار داده شده است. چیدمان مفاصل بازو به نحوی است که دو مفصل ابتدایی فعال، و مفصل سوم غیرفعال می باشد. همچنین از اصطکاک در مفاصل بازو صرف نظر شده است. برای اعمال قید مسیر در این مقاله از روشی استفاده شده است که در آن قید مربوطه در دل معیار عملکردی جدید قرار می گیرد، و به این ترتیب حداقل رسیدن فاصله سیستم با قید حالت تعریف شده، نیز جزئی از اهداف کنترل می شود. روش کنترل فوق در محدوده ای که برخی از الگوریتم های مبتنی بر ژاکوبین موثر با شکست مواجه می شوند، پاسخ قابل قبولی را ارائه می نماید.