Adjustable backstepping fuzzy controller for a 7 DOF anthropomorphic manipulator

Authors

  • E. M. Abdellatif Kalashnikov Izhevsk State Technical University
  • A. M. Hamouda Kalashnikov Izhevsk State Technical University
  • M. A. Al Akkad Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-1-21-27

Keywords:

backstepping, nonlinearfeedback linearization control, time variant uncertainties, 7 DOF, fuzzy logic control

Abstract

Various control methods for controlling robotic manipulators have emerged as a promising direction in the field of robotic control over the past decade. Researchers are exploring a diverse range of classical and modern techniques to address the challenging issue of time variant nonlinearities and uncertainties in manipulator dynamics. In this paper, we review and discuss several classical control methods for robotic manipulators such as model-free method,pure inverse dynamic method, andfuzzy logic-based method, to apply on a 7-degrees-of-freedom anthropomorphic manipulator. We compare and contrast the performance of these methods with oursuggested method of optimization through a series of simulation tests. An adjustable backstepping fuzzy controller is suggested, which introduces new variables into the system, where a nonlinear fuzzy filter creates a dynamic nonlinear estimator that is more robust to uncertainties, nonlinearities, and external disturbances than pure feedback linearization controllers, and decreases trial and error which makes the tuning process easier.In the suggested control law Gaussian membership functions were used instead of triangular ones.Our results demonstrate that the proposed error-based backstepping fuzzy controller can achieve high accuracy and speed, even in the presence of significant disturbances. This makes it a promising candidate for use in robotic applications where high performance is required, such as the tasks of grasping objects which is based on pattern recognition.

Author Biographies

E. M. Abdellatif, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

Bachelor’s Degree Student

A. M. Hamouda, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

Bachelor’s Degree Student

M. A. Al Akkad, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

PhD in Engineering

References

Буяльский В. И. Методика для устранения запаздывания включения устройства разворота лопастей ветротурбины // Энергетик. 2014. № 5. С. 33-35.

Кривцов В. С., Олейников А. М., Яковлев А. И. Книга 2: Неисчерпаемая энергия. Ветроэнергетика: учебник. Харьков: Национальный аэрокосмический университет "Харьковский авиационный институт", Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2004. - 519 с.

Буяльский В. И. Методы повышения эффективности управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19, № 3. С. 74-81. DOI: 10.22213/2410-9304-2021-3-74-81.

Wei K, Yang Y, Zuo H, et al. A review on ice detection technology and ice elimination technology for wind turbine. Wind Energy. 2020. No. 23(3). Pp. 433-457.

Qin Hongwu, Li Xinze, Chye En Un, Voronin V. V. Research on the mechanism of wind turbine blades ice coating and anti-icing methods // Вестник ТОГУ. 2021. № 2 (61). С. 53-60.

Соломин Е. В., Долгошеев В. В., Высильев И. А. Противообледененная система лопасти ВЭУ на основе ультразвукового излучения // Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)". 2015. № 5 (169). С. 19-23.

Горячев С. В., Смолякова А. А. Проблемы и перспективы ветроэнергетических систем в России // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. № 5 (119). С. 37-41.

Нечаев И.С., Шонина Д.Е. Особенности и проблемы развития ветровой энергетики // Молодой ученый. 2019. № 15 (253). С. 44-46.

Haiying D., Lixia Y., Guohan Y., Hongwei L. Wind Turbine Active Power Control Based on Multi-Model Adaptive Control // International Journal of Control and Automation. 2015. No. 8. Pp. 273-284.

Subbaian V., Sasidhar S. Maximum energy capture of variable speed variable pitch wind turbine by using RBF neural network and fuzzy logic control // International Research Journal of Engineering and Technology. 2015. No. 2. Pp. 493-500.

Vijayalaxmi B., Bheema K. Individual Pitch Control of Variable Speed Wind Turbines Using Fuzzy Logic with DFIG // International Journal of research in advanced engineering technologies. 2016. No. 5. Pp. 45-52.

Balamurugan N., Selvaperumal S.Intelligent controller for speed control of three phase induction motor using indirect vector control method in marine applications // Indian journal of Geo Marine Sciences. 2018. no. 47. pp.1068-1074.

Emadifar R., Tohidi D., Eldoromi M. Controlling Variable Speed Wind Turbines Which Have Doubly Fed Induction Generator by Using of Internal Model Control Method // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2016. No. 5. Pp. 3464 - 3471.

Пионкевич В. А. Математическое моделирование ветротурбины для ветроэнергетической установки с асинхронным генератором методом частотных скоростных характеристик // Вестник ИрГТУ. 2016. №3. С. 83-88.

Многоагрегатная ветроэнергетическая установка для районов с низким ветровым потенциалом / С. С. Доржиев, Е. Г. Базарова, В. В. Пилипков, М. И. Розенблюм // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 2 (31). С. 45-52.

Серебряков Р. А. Теоретические основы математического моделирования вихревой ветроэнергетической установки // Точная наука. 2021. № 110. С. 23-30.

Серебряков Р. А. Перспективы развития ветроэнергетики // Точная наука. 2021. №110. С. 2-13.

Downloads

Published

08.04.2024

How to Cite

Abdellatif Е. М., Hamouda А. М., & Al Akkad М. А. (2024). Adjustable backstepping fuzzy controller for a 7 DOF anthropomorphic manipulator. Intellekt. Sist. Proizv., 22(1), 21–27. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-1-21-27

Issue

Section

Articles