Model öngörülü denetleyici (MPC) ile robot kolu denetimi

Çok eklemli robot kolları, insansız otonom araç uygulamalarında ve endüstrinin bir çok alanında sıklıkla kullanılmaktadır. Robot kollarının dinamik ve kinematik denklemlerinden elde edilen teorik modellerin parametre karmaşıklığı eklem sayısına bağlı olarak artmaktadır. Model parametre karmaşıklığı hassasiyeti yüksek uygulamalar için robot kolunun denetiminde önemli rol oynamaktadır. Bu duruma ek olarak bağlar arası sürtünme, içsel bozucu ve dış bozucu etki robot kolunun etkin denetiminde önemli bir araştırma konusudur. Bu doktora tez çalışmasında, Dönel Dönel (Revolute Revolute-RR), Dönel Dönel Dönel (Revolute Revolute Revolute-RRR) ve Dönel Prizmatik Dönel (Revolute Prismatic Revolute-RPR) eklem yapısına sahip robot kollarının teorik modelleri tüm parametreleri içerecek şekilde vektör matris formda oluşturulmaktadır. Matris formda elde edilen M(q) kütle, V(q,q ̇) coriolis-merkezkaç ve G(q) yer çekimi denklemlerinin doğrusal olmayan yapıda olduğu belirlenmektedir. Dış bozucu etkinin iyi tanımlanamadığı veya ortamda değişken dış bozucu etki altında robot kolunun çalışma noktalarındaki kaymalar ortaya konulmaktadır. Değişken dış bozucu etki altında çok eklemli robot kolunun gürbüz denetimi için klasik denetim yerine modele dayalı denetim yapılmaktadır. Farklı eklem yapılarında çok eklemli robot kolunun hem doğrusal hem de doğrusal olmayan sistem tanımlama yöntemleri ile modelleri elde edilmekte ve model parametreleri kestirilmektedir. Elde edilen model parametreleri ile RR ve RRR eklem yapısına sahip robot kolunun Model Öngörülü Denetimi (Model Predictive Control-MPC) gerçekleştirilmektedir. Dış bozucu altında elde edilen robot kolu modeli için geliştirilen algoritma İnsansız Hava Aracı (İHA) üzerinde bulunan RRR eklem yapılı robot kolu (yalpa) üzerine gömülmüş ve yalpanın MPC denetimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar klasik denetim yöntemlerinden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmakta ve önerilen algoritmanın performansı farklı koşullar altında test edilmektedir. MPC'nin hız, gürbüzlük, hassasiyet ve kısıtlara izin verme gibi performans kriterlerinde başarılı olduğu görülmektedir.