 |
آقای حامد نوابی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر دوائی مرکزی، روز سه شنبه 97/08/29 از رساله دکتری خود تحت عنوان "کنترل موقعیت و نیروی ربات شش پایه به منظور شبیه ساز پرواز با استفاده از کنترل کننده و مشاهده گر تطبیقی-فازی-لغزشی توسعه یافته" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 13:30 روز سه شنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.
|
چکیده:
در سالهای اخیر روشهای کنترل مقاوم با فرض عدم تکیه بر مدل ریاضی سیستم دینامیکی رشد روزافزونی پیدا کردهاند. از جمله این روشها میتوان به کنترلکننده و مشاهدهگر تطبیقی-فازی-لغزشی اشاره کرد. در این رساله روش کنترلی تطبیقی-فازی-لغزشی برای حالت جامعی از معادلات دینامیکی سیستم با فرض ماتریس بهره ورودی مربعی غیرثابت (وابسته به حالات سیستم) با کهادهای اصلی پیش روی غیرصفر توسعه داده میشود. لحاظ کران غیرثابت و وابسته به متغیرهای حالت سیستم دینامیکی از دیگر نقاط تمایز این رساله نسبت به کارهای پیشین است. یکی از سیستمهای مکانیکی پرکاربرد صنعتی و منطبق با فرضیات این رساله، ربات موازی ششپایه است. به دلیل در اختیار بودن بستر آزمایشگاهی این ربات، روش کنترلی پیشنهادی جهت کنترل موقعیت و نیرو روی این سیستم دینامیکی پیادهسازی شده است. معادلات دینامیکی ربات با استفاده از روش لاگرانژ و بر اساس مراجع موجود استخراج شده و جهت استفاده در ساختار روش کنترلی پیشنهادی سادهسازی میشود. روش کنترلی پیشنهادی جهت کنترل موقعیت ربات در فضای کاری تنها نیازمند ماتریس جرم صفحه فوقانی و ماتریس ژاکوبین است؛ لذا از جهت وابستگی به مدل دینامیکی، دارای کمینه وابستگی ممکن در بین کنترلکنندههای طراحی شده برای این سیستم مکانیکی است. در روند کنترل موقعیت ربات با استفاده از روش پیشنهادی، کاربرد صنعتی شبیهساز پرواز مورد بررسی قرار گرفته است. جهت ایجاد حس واقعی پرواز از فیلترهای تناسببخش به منظور ایجاد مسیرهای مطلوب برای شش درجه آزادی ربات استفاده میشود. کنترل هیبرید موقعیت و نیروی ربات ششپایه با استفاده از روش کنترلی تطبیقی-فازی-لغزشی توسعهیافته از دیگر نوآوریهای کاربردی این رساله است. مسئله کنترل نیروی ربات با استفاده از شناسایی پارامترهای دینامیکی تماس ربات و محیط پیرامون، به مسئله کنترل موقعیت تبدیل میشود. به منظور مدلسازی نیروی عمودی سطح در محل تماس ربات با محیط از مدل دینامیکی نسبتاً کامل و پیچیده هانت کراسلی استفاده شده است. بر اساس نتایج آزمایشگاهی این مدل دینامیکی به دلیل شکل خاص معادلات ریاضی آن قادر به شبیهسازی انواع مختلفی از تماسها (از مواد نرم تا سخت) است. جهت شناسایی پارامترهای دینامیکی تماس از روش اصلاحشده فیلتر کالمن توسعه یافته استفاده میگردد که این روش نسبت به روشهای مشابه موجود وابستگی کمتری به شرایط اولیه پارامترها دارد.
جهت سنجش عملکرد روش کنترلی پیشنهادی، شبیهسازیهای عددی در محیط نرمافزار متلب و سیمولینک انجام گرفته است. نتایج این شبیهسازیها حکایت از عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در حضور عدم قطعیتهای ناگهانی و غیر منتظره، اغتشاشات خارجی و نویزهای اندازهگیری دارد. روش کنترلی پیشنهادی قادر به حفظ تعادل ربات در شرایط بسیار بحرانی خرابی عملگرهای سیستم دینامیکی و اشباع آنها است. تحلیل حساسیت کنترلکننده و مشاهدهگر به پارامترهای ثابت طراحی نشان میدهد که روش پیشنهادی وابستگی کمی به نحوه انتخاب این پارامترها دارد. این ویژگی باعث کاهش سعی و خطای طراح جهت انتخاب مقدار مناسب پارامترهای ثابت در ساختار کنترلکننده و مشاهدهگر میشود. الگوریتم شناسایی پارامترهای دینامیکی تماس به دلیل وابستگی به مدل ریاضی بیشترین تأثیر را از انتخاب پارامترهای ثابت و شرایط اولیه میپذیرد. جهت صحهگذاری بر شبیهسازیهای عددی، کنترل موقعیت ربات در فضای کاری بر روی بستر آزمایشگاهی موجود پیادهسازی شده و از سوی دیگر کنترل هیبرید موقعیت و نیروی ربات با استفاده از روش نرمافزار در حلقه بر روی مدل دینامیکی واقعی ربات در محیط نرمافزار ادمز پیادهسازی شده است.
واژههای کلیدی:کنترلکننده و مشاهدهگر تطبیقی-فازی-لغزشی توسعه یافته، ربات ششپایه، فیلتر تناسببخش، شبیهساز پرواز، الگوریتم اصلاحشده فیلتر کالمن توسعه یافته، کنترل هیبرید موقعیت و نیرو |