research centers


Search results: Found 4

Listing 1 - 4 of 4
Sort by

Article
Trajectory Tracking Control for a Wheeled Mobile Robot Using Fractional Order PIaDb Controller
سيطرة تتبع الأثر للروبوتات المتحركة بعجلات باستخدام المسيطر الجزئي نوع PID

Authors: Salah M. Swadi صلاح مهدي سوادي --- Emad N. Abdulwahb عماد ناطق عبد الوهاب --- Mouwafak A. Tawfik موفق علي توفيق
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2014 Volume: 10 Issue: 3 Pages: 39-52
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

Nowadays, Wheeled Mobile Robots (WMRs) have found many applications as industry, transportation, inspection, and other fields. Therefore, the trajectory tracking control of the nonholonomic wheeled mobile robots have an important problem. This work focus on the application of model-based on Fractional Order PIaDb (FOPID) controller for trajectory tracking problem. The control algorithm based on the errors in postures of mobile robot which feed to FOPID controller to generate correction signals that transport to torque for each driven wheel, and by means of dynamics model of mobile robot these torques used to compute the linear and angular speed to reach the desired pose. In this work a dynamics model of mobile robot was driven for the case where the centroid of mobile robot platform is not coincide with reference frame of mobile robot (i.e. reference frame is located at midpoint of driven wheels axis), while the inertia is counted for. The Evolutionary Algorithm has been used to modified the parameters (Kp, Kd, Ki,a, and b) of the FOPID controller for wheeled mobile robot. Simulation results show the effectiveness of the proposed control algorithm: that is demonstrated by applied this controller at four case studies (Circular trajectory, S-shape trajectory, Infinity trajectory, and Line trajectory at two cases, with presences of disturbance and without), these results shows good matching between desired trajectory and simulation one while error in posture goes to zero rapidly.

للروبوتات المتحركة بعجلات ( WMRs ) العديد من التطبيقات في الوقت الحاضر في مجال الصناعة، النقل، والتفتيش وغيرها من المجالات الاخرى وبالتالي فإن أيجاد منظومة سيطرة لهذا النوع من الروبوتات لتقوم بتتبُع أثر معين تعد من المشكلات المهمة. هذا البحث يركز على على تطبيق انموذج مستند على المسيطر الجزئي نوع PID لحل مشكلة تتبُع الاثر. خوارزمية التحكم اعتمدت على تغذية الخطاء في موضع الروبوت المتحرك الى المسيطر (FOPID) لتوليد إشارات التصحيح التي تحول الى عزم دوران لعجلات القيادة ، تم حساب السرعة الخطية والسرعة الزاوية من خلال حل الانموذج الرياضي للحركة الديناميكية للروبوت المتحرك للوصول الى الوضع المطلوب . اشتق الانموذج الديناميكي للروبوت المتحرك للحالة التي لايتطابق فيها مركز الثقل مع الاطار المرجعي لمنصة الروبوت والتي اختيرت في منتصف محور عجلات القيادة ، كما تم الاخذ بنظر الاعتبار تأثير قوى القصور الذاتي للروبوت على الاطار المرجعي. استخدامت الخوارزمية التطوري لتعديل برامترات (Kp, Ki, Kd, a, and b) المسيطر الجزئي FOPID للروبوت المتحرك بعجلات. أظهرت نتائج المحاكاة فعالية المسيطر المقترح والذي تبين من تطبيق هذه المسيطر على أربعة انواع من المسارات ( مسار دائري، مسار شكل S ، مسار إنفينيتي ، و المسار المستقيم ولحالتين بوجود أضطراب خارجي و بدونه) ، كما بينت النتائج مطابقة جيدة لتتبع الاثر المطلوب وأن دالة الخطأ في الموضع تذهب بسرعة إلى الصفر


Article
Tuning PID Controller by Neural Network for Robot Manipulator Trajectory Tracking
موالفة المسيطر التناسبي-التكاملي-التفاضلي بالشبكة العصبية لتتبع مسار ذراع روبوت

Author: Saad Zaghlul Saeed Al-Khayyt سعد زغلول سعيد الخياط
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2013 Volume: 9 Issue: 1 Pages: 19-28
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

Ziegler and Nichols proposed the well-known Ziegler-Nichols method to tune the coefficients of PID controller. This tuning method is simple and gives fixed values for the coefficients which make PID controller have weak adaptabilities for the model parameters variation and changing in operating conditions. In order to achieve adaptive controller, the Neural Network (NN) self-tuning PID control is proposed in this paper which combines conventional PID controller and Neural Network learning capabilities. The proportional, integral and derivative (KP, KI, KD) gains are self tuned on-line by the NN output which is obtained due to the error value on the desired output of the system under control. The conventional PID controller in the robot manipulator is replaced by NN self tuning PID controller so as to achieve trajectory tracking with minimum steady-state error and improving the dynamic behavior (overshoot). The simulation results showed that the proposed controller has strong self-adaptability over the conventional PID controller.

اقترح الباحثان Ziegler و Nichols طريقة لتوليف معاملات المسيطر PID. الطريقة بسيطة و تعطي قيم ثابتة للمعاملات مما يجعل المسيطر PID ضعيفا في التكيف للتغير في خواص المنظومة و ظروف التشغيل. لكي ينجز مسيطر متكيف، تم اقتراح في هذا البحث موالفة المسيطر PID بالشبكة العصبية (NN) و الذي يجمع المسيطر PID التقليدي مع قابلية التعلم للشبكة العصبية. ان معاملات المسيطر PID و هي المكاسب KP، KI ،KD يمكن ان تولف أنيا بواسطة إخراج الشبكة العصبية الذي ينتج تبعا للخطأ في إخراج المنظومة تحت السيطرة. تم استبدال المسيطر PID التقليدي لذراع الروبوت بالمسيطر المقترح لكي ينجز تتبع المسار بأقل خطأ و تحسين التصرف الديناميكي (تجاوز الحد). استخدمت المماثلة عبر الحاسوب الآلي و أظهرت النتائج ان المسيطر المقترح يمتلك تكيفا ذاتيا متفوقا على المسيطر PID التقليدي.


Article
Design of a Kinematic Neural Controller for Mobile Robots based on Enhanced Hybrid Firefly-Artificial Bee Colony Algorithm
تصميم وحدة سيطرة حركية عصبية لتتبع مسار الروبوتات المتنقلة بعجلات على أساس المحسن الهجين بين خوارزمية اليرعات المضيئة وخوارزمية خلية النحل

Authors: Nizar Hadi Abbas نزار هادي عباس --- Basma Jumia saleh بسمة جمعة صالح
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2016 Volume: 12 Issue: 1 Pages: 45-60
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

The paper present design of a control structure that enables integration of a Kinematic neural controller for trajectory tracking of a nonholonomic differential two wheeled mobile robot, then proposes a Kinematic neural controller to direct a National Instrument mobile robot (NI Mobile Robot). The controller is to make the actual velocity of the wheeled mobile robot close the required velocity by guarantees that the trajectory tracking mean squire error converges at minimum tracking error. The proposed tracking control system consists of two layers; The first layer is a multi-layer perceptron neural network system that controls the mobile robot to track the required path , The second layer is an optimization layer ,which is implemented based on hybrid Crossoved Firefly Algorithm with Artificial Bee Colony (CFA-ABC) to tune the controller's parameters to achieve the optimal path. The performance of the hybrid optimization algorithm is verified by various benchmark functions. The simulation results show that the utilizing of CFA and (CFA-ABC ) are better than the original Firefly Algorithm. A simulation example is given to indicate the effectiveness of the proposed algorithm, the results have been done using MATLAB (R2013b), and all trajectory tracking results with two reference trajectories (circular and lemniscates ) are presented.

يقدم هذا البحث , تصميما مسيطرا لتتبع مسار عجلة الانسان الالي المتحرك المبني على أساس مسيطر تكاملي حركي عصبي لتوجيه الروبوت المحمول المصنع من قبل شركة National Instrument , الغاية من المسيطر هي تقريب السرعة الحقيقية للأنسان الالي اقرب ما يكون من السرعة المطلوبة بجعل مقدار معدل الخطا اقرب الى الصفر. المسيطر المقترح في هذا البحث يتكون من طبقتين: الطبقة الأولى هي نظام شبكة عصبية متعدد الطبقات لتتبع المسار المطلوب و الطبقة الثانية هي طبقة الخوارزمية الأمثلية والتي تشمل خوارزمية هجينة محسنة وهي مكونة من خوارزمية اليرعات المضيئة وخوارزمية خلية النحل وتستخدم لأيجاد أفضل قيم للمسيطر والوصول للمسار الامثل. من خلال نتائج المحاكاة, اثبت المسيطر المقترح وخوارزمية الامثلية كفاءتهما بالوصول الى مقدار خطا وبأقل قيمة وتمت المحاكاة بأستخدام برنامج الماتلاب وتم تطبيقها على نوعين من المسارات (الدائري والانفنتي).


Article
Motion Control of Three Links Robot Manipulator (Open Chain) with Spherical Wrist

Authors: Hassan Mohammad Alwan حسن محمد علوان --- Zaid Hikmat Rashid زيد حكمت رشيد
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2019 Volume: 15 Issue: 2 Pages: 13-23
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

Robot manipulator is a multi-input multi-output system with high complex nonlinear dynamics, requiring an advanced controller in order to track a specific trajectory. In this work, forward and inverse kinematics are presented based on Denavit Hartenberg notation to convert the end effector planned path from cartesian space to joint space and vice versa where a cubic spline interpolation is used for trajectory segments to ensure the continuity in velocity and acceleration. Also, the derived mathematical dynamic model is based on Eular Lagrange energy method to contain the effect of friction and disturbance torques beside the inertia and Coriolis effect. Two types of controller are applied ; the nonlinear computed torque control (CTC) and the simpler form of its Proportional Derivative plus Gravity (PD+G) where they are designed to reduce the tracking trajectory errors which tend to zero where the used Kp and Kv gains are 900,60. Also, the RMS errors for tracking a step input of CTC were equal to [2.5E-14, 4.4E-14, 5.0E-14, -4.7E-14, -3.9E-14, -4.6E-14] (deg) and of PD+G were equal to [-1.77E-5, -1.22E-6, -4.28E-6, -8.97E-6, -1.32E-5, 1.05E-5] (deg) for joints one to six, respectively. The results show that CTC is more accurate but requires additional acceleration input and is more computationally extensive and PD+G controller is performed with acceptable tracking errors in manipulator position control applications.

الاذرع المناورة هي نظام متعدد المدخلات و المخرجات ذو دينامية غير خطية معقدة يحتاج الى مسيطر متقدم من اجل تعقب مسار محدد. في هذا البحث, الكينماتك الامامي و العكسي تم حسابه بالاعتماد على طريقة دانفينت – هارتنبيرغ من اجل تحويل احداثيات النهايه المؤثرة لمسار مخطط من الفضاء الكارتيزي الى فضاء المفاصل و العكس صحيح حيث تم استخدام الاستكمال المكعب لاجزاء المسار لضمان الاستمرارية في السرعة و التعجيل. كذلك الموديل الديناميكي المشتق يعتمد على طريقة الطاقة اويلر – لاكرانج لتتضمن تاثير عزوم الاحتكاك و الاضطراب بجانب تأثير الزخم و الكوريوليس. و تم تطبيق نوعين من المسيطر: المسيطر ذي العزم المحسوب غير الخطي و المسيطر الابسط له نسبي مشتق زائد الجاذبية لتقليل اخطاء التعقب للمسار الى الصفر حيث كانت قيم Kpو Kv هي 900 و 60 و معدل الجذر التربيعي للاخطاء لمدخل الخطوة نوع المسيطر الاول ( 2.5e-14 و 4.4e-14 و 5.0e-14 و -4.7e-14 و -3.9e-14 و-4.6e-14 ) درجة و للمسيطر الثاني (-1.77e-5 و -1.22e-6 و-4.28e-6 و -8.97e-6 و -1.32e-5 و1.05e-5 ) درجة للمفاصل من واحد الى سته تعاقبياً. أظهرت النتائج ان المسيطر الاول اكثر دقة و لكن يتطلب مدخلات اكثر و عمليات حسابية اكثر بينما المسيطر الثاني يؤدي بقيم تعقب مقبولة للخطأ لا سيَما للتطبيقات التي تهتم بالموقع.

Listing 1 - 4 of 4
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (4)


Language

Arabic and English (4)


Year
From To Submit

2019 (1)

2016 (1)

2014 (1)

2013 (1)