Neural Network Based Sliding Mode Controller with Genetic Algorithm for Two Link Robot Manipulator

İki Linkli Manipülatör için Genetik Algoritma ile Yapay Sinir Ağı Tabanlı Kayan Kipli Kontrolcü

Abstract

In this paper, a novel control method is proposed in order to control the trajectory of two link robotic manipulator. The model of themanipulator has some unknown parameters because of the elasticity of the used materials for robot manipulator. Besides the roboticmanipulators are generally open for the external disturbances. Radial basis function neural networks are employed in order to modelthese unknown parameters. The controller structure for trajectory tracking for the robot manipulator is based on robust and adaptiveSliding Mode Control (SMC). The coefficients of the SMC is calculated by the help of evolutionary algorithm, namely geneticalgorithm. The proposed algorithm guarantees that the tracking error converges to zero in a finite time. The stability of the closed loopsystem is ensured by Lyapunov Theory. Numerical simulations have been conducted in Matlab/Simulink environment to demonstratethe validity of the proposed controller. Moreover, effectiveness and validity of the proposed control method is confirmed bycomparative simulation results. The conducted experiments are demonstrated that proposed controller has disturbance rejection,chattering free, robust and fast property when we compared with other approaches in the literature.

Özet

Bu makalede, iki eklemli robot manipülatörün yörünge kontrolü için yeni bir kontrol yöntemi önerilmektedir. Manipülatör modeli, robot manipülatör için kullanılan malzemelerin esnekliği nedeniyle bazı bilinmeyen parametrelere sahiptir. Ayrıca robot manipülatörler genellikle dış gürültülerden etkilenir. Bu bilinmeyen parametreleri modellemek için radyal bazlı fonksiyon tabanlı yapay sinir ağları kullanılır. Robot manipülatörün yörünge takibi için kontrolcü yapısı, gürbüz ve adaptif kayan kipli kontrolcüye (SMC) dayanmaktadır. SMC'nin katsayıları evrimsel algoritma, yani genetik algoritma yardımıyla hesaplanır. Önerilen algoritma, izleme hatasının belli bir sürede sıfıra yakınlaşmasını garanti eder. Kapalı döngü sisteminin kararlılığı Lyapunov Teorisi ile sağlanmaktadır. Matlab / Simulink ortamında önerilen denetleyicinin geçerliliğini göstermek için sayısal simülasyonlar yapılmıştır. Ayrıca, önerilen kontrol yönteminin etkinliği ve geçerliliği karşılaştırmalı simülasyon sonuçları ile teyit edilmiştir. Yapılan deneyler, önerilen denetleyici yapısının literatürdeki diğer yaklaşımlarla karşılaştırdığımızda gürültülere dayanıklı, tırlama etkisinden uzak, sağlam ve hızlı özelliklere sahip olduğunu göstermektedir.