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