Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation
Introduction. This study presents a robust control method for the path following problem of the PUMA560 robot. The technique is based on the Adaptive Fuzzy Type-2 Fast Terminal Sliding Mode Control (AFT2FTSMC) algorithm and is designed to handle actuator faults, uncertainties (such as payload change...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/307034 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-307034 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-01-01T22:17:57Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
robot manipulator type-2 fuzzy system fast terminal sliding mode control adaptive control |
| spellingShingle |
robot manipulator type-2 fuzzy system fast terminal sliding mode control adaptive control Rahali, H. Zeghlache, S. Cherif, B. D. E. Benyettou, L. Djerioui, A. Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| topic_facet |
robot manipulator type-2 fuzzy system fast terminal sliding mode control adaptive control робот-маніпулятор нечітка система типу 2 швидке керування ковзним режимом терміналу адаптивне керування |
| format |
Article |
| author |
Rahali, H. Zeghlache, S. Cherif, B. D. E. Benyettou, L. Djerioui, A. |
| author_facet |
Rahali, H. Zeghlache, S. Cherif, B. D. E. Benyettou, L. Djerioui, A. |
| author_sort |
Rahali, H. |
| title |
Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| title_short |
Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| title_full |
Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| title_fullStr |
Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| title_full_unstemmed |
Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| title_sort |
robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| title_alt |
Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation |
| description |
Introduction. This study presents a robust control method for the path following problem of the PUMA560 robot. The technique is based on the Adaptive Fuzzy Type-2 Fast Terminal Sliding Mode Control (AFT2FTSMC) algorithm and is designed to handle actuator faults, uncertainties (such as payload change), and external disturbances. The aim of this study is to utilize the Fast Terminal Sliding Mode Control (FTSMC) approach in order to ensure effective compensation for faults and uncertainties, minimize tracking error, reduce the occurrence of chattering phenomena, and achieve rapid transient response. A novel adaptive fault tolerant Sliding Mode Control (SMC) approach is developed to address the challenges provided by uncertainties and actuator defects in real robotics tasks. Originality. The present work combined the AFT2FTSMC algorithm in order to give robust controllers for trajectory tracking of manipulator’s robot in presence parameters uncertainties, external disturbance, and faults. We use an adaptive fuzzy logic system to estimate the robot’s time-varying, nonlinear, and unfamiliar dynamics. A strong adaptive term is created to counteract actuator defects and approximation errors while also guaranteeing the convergence and stability of the entire robot control system. Novelty. The implemented controller effectively mitigates the chattering problem while maintaining the tracking precision and robustness of the system. The stability analysis has been conducted using the Lyapunov approach. Results. Numerical simulation and capability comparison with other control strategies show the effectiveness of the developed control algorithm. References 53, table 1, figures 8. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/307034 |
| work_keys_str_mv |
AT rahalih robustadaptivefuzzytype2fastterminalslidingmodecontrolofrobotmanipulatorsinattendanceofactuatorfaultsandpayloadvariation AT zeghlaches robustadaptivefuzzytype2fastterminalslidingmodecontrolofrobotmanipulatorsinattendanceofactuatorfaultsandpayloadvariation AT cherifbde robustadaptivefuzzytype2fastterminalslidingmodecontrolofrobotmanipulatorsinattendanceofactuatorfaultsandpayloadvariation AT benyettoul robustadaptivefuzzytype2fastterminalslidingmodecontrolofrobotmanipulatorsinattendanceofactuatorfaultsandpayloadvariation AT djeriouia robustadaptivefuzzytype2fastterminalslidingmodecontrolofrobotmanipulatorsinattendanceofactuatorfaultsandpayloadvariation |
| first_indexed |
2025-07-17T11:50:21Z |
| last_indexed |
2025-07-17T11:50:21Z |
| _version_ |
1850412183318429696 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-3070342025-01-01T22:17:57Z Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation Robust adaptive fuzzy type-2 fast terminal sliding mode control of robot manipulators in attendance of actuator faults and payload variation Rahali, H. Zeghlache, S. Cherif, B. D. E. Benyettou, L. Djerioui, A. robot manipulator type-2 fuzzy system fast terminal sliding mode control adaptive control робот-маніпулятор нечітка система типу 2 швидке керування ковзним режимом терміналу адаптивне керування Introduction. This study presents a robust control method for the path following problem of the PUMA560 robot. The technique is based on the Adaptive Fuzzy Type-2 Fast Terminal Sliding Mode Control (AFT2FTSMC) algorithm and is designed to handle actuator faults, uncertainties (such as payload change), and external disturbances. The aim of this study is to utilize the Fast Terminal Sliding Mode Control (FTSMC) approach in order to ensure effective compensation for faults and uncertainties, minimize tracking error, reduce the occurrence of chattering phenomena, and achieve rapid transient response. A novel adaptive fault tolerant Sliding Mode Control (SMC) approach is developed to address the challenges provided by uncertainties and actuator defects in real robotics tasks. Originality. The present work combined the AFT2FTSMC algorithm in order to give robust controllers for trajectory tracking of manipulator’s robot in presence parameters uncertainties, external disturbance, and faults. We use an adaptive fuzzy logic system to estimate the robot’s time-varying, nonlinear, and unfamiliar dynamics. A strong adaptive term is created to counteract actuator defects and approximation errors while also guaranteeing the convergence and stability of the entire robot control system. Novelty. The implemented controller effectively mitigates the chattering problem while maintaining the tracking precision and robustness of the system. The stability analysis has been conducted using the Lyapunov approach. Results. Numerical simulation and capability comparison with other control strategies show the effectiveness of the developed control algorithm. References 53, table 1, figures 8. Вступ. У роботі представлено надійний метод керування для проблеми слідування шляху робота PUMA560. Методика базується на алгоритмі адаптивного нечіткого типу 2 швидкого ковзного керування терміналом (AFT2FTSMC) і призначена для обробки несправностей приводу, невизначеностей (таких як зміна корисного навантаження) та зовнішніх завад. Метою статті є використання підходу швидкого ковзного режиму керування терміналом (FTSMC) для забезпечення ефективної компенсації помилок і невизначеностей, мінімізації помилок відстеження, зменшення виникнення явищ деренчання та досягання швидкої реакції на перехідні процеси. Розроблено новий адаптивний відмовостійкий підхід до керування ковзним режимом для вирішення проблеми, що пов’язана з невизначеністю та дефектами приводу в реальних роботах. Оригінальність. Ця робота об’єднала алгоритм адаптивного нечіткого типу 2 і швидкого кінцевого ковзного режиму керування з метою створення надійних контролерів для відстеження траєкторії робота-маніпулятора в умовах невизначеності параметрів присутності, зовнішніх завад і несправностей. Використано систему адаптивної нечіткої логіки для оцінки змінної в часі нелінійної та невідомої динаміки робота. Створено сильний адаптивний термін для протидії дефектам приводу та помилкам апроксимації, а також для гарантії конвергенції та стабільності усієї системи керування роботом. Новизна. Реалізований контролер ефективно пом’якшує проблему тріскання, зберігаючи при цьому точність відстеження та надійність системи. Аналіз стабільності проведено за підходом Ляпунова. Результати. Чисельне моделювання та порівняння можливостей з іншими стратегіями керування показують ефективність розробленого алгоритму керування. Бібл. 53, табл. 1, рис. 8. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025-01-02 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/307034 10.20998/2074-272X.2025.1.05 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2025); 31-38 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2025); 31-38 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2025); 31-38 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/307034/308418 Copyright (c) 2025 H. Rahali, S. Zeghlache, B. D. E. Cherif, L. Benyettou, A. Djerioui http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |