Study on Real Time Control of Robot Manipulator Using Sliding Mode

슬라이딩 모드를 이용한 로보트 매니퓰레이터의 실시간 제어에 관한 연구

This paper discusses about real time control applying sliding mode to robot manipulators whose nonlinear terms, which are inertia term, Corilis term and centrifugal force mterm, are regarded as disturbances. We could simplify the dynamic equations of a manipulator and servo system, which are composed of linear elements and nonlinear elements, by assuming that non-linear terms are external disturbance. By simplifying that equation, we could easily obtain a control input which satisfy sliding mode. We proposed a new control input algorithm to decrease chattering in the application of sliding mode control of manipulator whose nonlinear elements are regarded as disturbances. We could take impulse response of linear elements of dynamic equations of a robot manipulator and servo system by Signal Compression Method. So then, we could obtain the unknown parametes of its linear lements, which are used to obtain switching parameter satisfying sliding mode, by Signal Compression Method. In this experiments, we used DSP(Digital Signal Processor) controller to suppress chattering by obtaining a switching speed and to carry out real time control.

본 연구에서는 실용성을 중시하는 산업계의 요구에 부응하여 해석이 용이하면 서도 강인성을 갖춘 제어 알고리즘을 제안하여 실시간 제어가 가능한 시스템을 구축해 실험적으로 검토하였다. 매니퓰레이터와 서보계의 다이내믹스를 나타내는 미분방정 식은 선형요소와 비선형요소의 합으로 생각할 수 있다. 여기서 매니퓰레이터의 비선 형요소를 외란으로 간주해 슬라이딩 모드를 적용하므로 매니퓰레이터의 자유도가 높아 도 비교적 간단히 슬라이딩 모드의 존재 조건식으로 부터 절환 파라미터가 구해져 슬 라이딩 모드를 발생시킬 수 있는 알고리즘을 도출할 수가 있음을 보였다. 비선형요 소를 외란으로 간주하였을때 로보트 매니퓰레이터가 슬라이딩 모드에 들어갈 수 있도 록 외란에 대응하는 절환 제어입력을 종래의 방식대로 부가하면 이 제어입력으로 인해 채터링(chattering)이 증가하게 됨이 확인되었으며, 이러한 채터링을 줄일 수 있도록 새로운 절환 제어입력의 알고리즘을 도출하여 검토하였다.