شماره تماس با تلگرام ::: 09355102506 ::: ir7sad[at ]gmail.com

طراحی و پياده سازی كنترلگر موقعيت برای روبات كشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

کارورزی فرهنگیان | اقدام پژوهی | کنش پزوهی | گزارشات تخصصی | طرح درس | کاورزی ۱ | کارورزی ۲ | کارورزی ۳ | کارورزی ۴ طراحی و پياده سازی كنترلگر موقعيت برای روبات كشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر
<span itemprop=طراحی و پياده سازی كنترلگر موقعيت برای روبات كشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر" />

طراحی و پياده سازی كنترلگر موقعيت برای روبات كشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

ارسال شده توسط 7sad.ir

طراحی و پياده سازی كنترلگر موقعيت برای روبات كشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

در برزرگترین وب سایت پروژه و پایان نامه

www.7sad.ir 

 


نوع فایل : قالب ورد – قابل ویرایش
تعداد صفحات : 200 صفحه
حجم فایل : 1.7 مگابایت

 

در اين پژوهش مسئلة كنترل روبات كشسان‌مفصل با لحاظ محدوديت اشباع عملگر مورد بررسي دقيق قرار گرفته است. بدين منظور با استفاده از دو رويکرد مختلف روشهايي براي حل آن ارائه شده است. در ادامه با استفاده از شبيه‌سازيهاي مختلف عملكرد روشهاي ارائه شده بررسي و سپس پايداري مقاوم ساختار پيشنهادي به صورت نظري اثبات شده است. در پايان صحت ادعاهاي نظري با پياده‌سازي عملي بر روي يك روبات كشسان‌مفصل دو درجه آزادي مورد تأييد قرار گرفته است.

     در اين پژوهش دو مجموعه نوآوري به انجام رسيده است. در مجموعة اول ابتدا يك روش كلي با عنوان «حلقة ناظر» براي برخورد با مسئلة اشباع ارائه شده است. اين روش بر روي سيستمهاي مختلفي پياده شده تا نشان داده شود كه مستقل از مدل مي‌باشد. سپس يك ساختار كنترل تركيبي همراه با حلقة ناظر براي روباتهاي كشسان‌مفصل ارائه شده تا نشان داده شود كه روش ارائه شده براي كاربرد اصلي مورد نظر پروژه (يعني روبات كشسان‌مفصل) عملكرد مناسبي را در حضور اشباع ايجاد مي‌كند. در ادامة اين پژوهش به اثبات نظري پايداري براي ساختار «تركيبي + ناظر» پرداخته‌ايم. سپس براي اينكه قابليت پياده‌سازي روش ارائه شده نشان داده شود آن را بر روي يك روبات كشسان‌مفصل كه در راستاي همين پژوهش طراحي و ساخته شده است پياده نموده‌ايم.

     مجموعه نوآوري دوم ارائة رويكرد ديگري براي مقابله با اثرات اشباع در روباتهاي كشسان‌مفصل بر پاية روشهاي بهينة چند منظوره مبتني بر نرمهاي H2 و H¥ است. در اين روشها براي مقاوم بودن كنترلگر از بهينه‌سازي H¥ سود جسته و براي كم كردن دامنة كنترل و جلوگيري از اشباع عملگر، نرم سيگنال كنترلي نيز در فرايند بهينه‌سازي در نظر گرفته شده است. براي طراحي عددي از تبديل مسئله به LMI و روشهاي عددي متناظر با آن استفاده شده است. همچنين جهت نشان دادن كاراييِ روش در عمل، پياده‌سازي آن بر روي روبات مذكور انجام پذيرفته است.

 

فهرست مطالب

فهرست مطالب… ‌أ

فهرست اشكال. ‌د

فهرست جداول. ‌و

1-     مقدمه. 1

1-1-  جايگاه روباتهاي كشسان‌مفصل در مهندسي كنترل. 1

1-2-  مشكلات كنترل روباتهاي كشسان‌مفصل.. 3

1-3-  كنترل با وجود محدوديت دامنه. 5

1-4-  نوآوريهاي اين پژوهش…. 7

1-5-  نماي كلي رساله. 9

2-     مروري بر پژوهشهاي قبلي و بيان چالشها 11

2-1-  كنترل روباتهاي كشسان‌مفصل.. 11

2-1-1-  پژوهش‌هاي اوليه. 12

2-1-2-  ادامة خط اوليه. 15

2-1-3-  ارتقاي مدل. 17

2-1-4-  پيشنهادات مختلف براي كنترل. 18

2-1-5-  كميت‌هاي فيدبك شده و تقليل اندازه‌گيري‌ها 19

2-1-6-  كنترل تطبيقي.. 21

2-1-7-  كنترل مقاوم و پايداري.. 22

2-1-8-  پياده‌سازي عملي.. 25

2-1-9-  جمعبندي و بيان چالشها 27

2-2-  مسئلة اشباع عملگر و روشهاي برخورد با آن. 28

2-2-1-  مشكلات ناشي از اشباع. 28

2-2-2-  روشهاي عمومي برخورد با مسئلة اشباع. 31

2-2-3-  روشهاي بهينه و مقاوم در برخورد با اشباع. 32

2-2-4-  روشهاي تعديلي.. 34

2-2-5-  مسئلة اشباع در روباتها 37

3-     حلقة ناظر فازي، روشي براي برخورد با مسئله اشباع عملگر. 40

3-1-  بيان مسئله. 42

3-2-  معرفي روش…. 43

3-3-  مزاياي روش پيشنهادي.. 46

3-4-  استفاده از حلقة ناظر بر روي دو سيستم عمومي.. 49

3-4-1-  سيستم ناپايدار دو ورودي-دو خروجي.. 50

3-4-2-  سيستم داراي تأخير. 52

3-5-  نكات عملي در طراحي.. 56

4-     مسئلة اشباع در FJR و استفاده از روش حلقة ناظر براي برخورد با آن. 59

4-1-  مدلسازي روباتهاي كشسان‌مفصل.. 59

4-1-1-  كنترل تركيبي و رويكرد روية ناوردا براي كنترل FJR ها 64

4-2-  استفاده از حلقة ناظر در ساختار تركيبي براي FJR.. 69

4-3-  بررسي عملكرد روش ارائه شده با شبيه‌سازي.. 71

4-4-  اثبات پايداري براي ساختار «تركيبي + ناظر» 75

4-4-1-  پايداري زير سيستم تند. 77

4-4-2-  لم‌هاي مورد نياز براي اثبات پايداري.. 80

4-4-3-  اثبات پايداري سيستم كامل.. 85

5-     نگاه دوم: روشهاي بهينة H¥ و H2 براي مقابله با اثرات اشباع در FJR.. 90

5-1-  طراحي با رويكرد حساسيت مخلوط.. 94

5-2-  طراحي با رويكرد H2 /H¥. 96

5-3-  بررسي كارايي روشهاي ارائه شده 97

6-     پياده‌سازي عملي.. 107

6-1-  معرفي مجموعة آزمايشگاهي ساخته شده 108

6-1-1-  سخت‌افزار الكترومكانيكي.. 108

6-1-2-  نرم‌افزار  113

6-2-  مدل پارامتريك سيستم. 117

6-3-  تخمين پارامترهاي سيستم. 119

6-4-  نتايج پياده‌سازي.. 123

6-4-1-  كنترل تركيبي.. 127

6-4-2-  كنترل تركيبي تحت نظارت ناظر فازي.. 130

7-     نتايج و تحقيقات آتي.. 136

پيوست الف: كنترل تركيبي و رويكرد روية ناوردا براي FJR چند محوره 141

پيوست ب: طراحي كنترل بهينة چند‌منظوره مبتني بر نرم H¥ با تبديل به LMI. 152

پيوست ج: راهنماي كار با جعبه‌ابزار زمان حقيقي نرم‌افزار MATLAB.. 158

پيوست د: راهنماي فني روبات خواجه‌نصير. 164

پيوست هـ : نتايج بيشتري از پياده‌سازيها 167

واژه‌نامه انگليسي به فارسي.. 173

واژه‌نامه فارسي به انگليسي.. 174

مقالات استخراج شده از اين پژوهش…. 175

مراجع  176

 

 

 

 

فهرست اشكال

شكل ‏11- بازوي ايستگاه فضايي بين‌المللي.. 3

شكل ‏12- دست 4 انگشتي DLR و  ميكرو‌هارمونيك‌درايو به كار رفته در آن. 3

شكل ‏21- ساختار ارائه شده در مقالة [108] براي مقابله با اشباع. 35

شكل ‏31- سيستم حلقه بسته. 43

شكل ‏32- ساختار حلقه بسته با حضور حلقة ناظر. 43

شكل ‏33- تعريف متغيرهاي زباني براي دامنة سيگنال كنترل. 45

شكل ‏34- تعريف متغيرهاي زباني براي مشتق سيگنال كنترل. 45

شكل ‏35- تعريف متغيرهاي زباني براي بهرة ضرب شده در خطا 45

شكل ‏36- نگاشت غير خطي معادل با منطق مورد استفاده 48

شكل ‏37- خروجيها در حالت Sat 51

شكل ‏38- خروجي اول در دو شبيه‌سازي Fuz و NoSat 51

شكل ‏39- خروجي دوم در دو شبيه‌سازي Fuz و NoSat 52

شكل ‏310- مقدار بهره در شبيه‌سازي Fuz. 52

شكل ‏311- خروجي سه حالت NoSat، Sat و Fuz براي ورودي مرجع با دامنة 5/0. 54

شكل ‏312- خروجي سه حالت NoSat، Sat و Fuz براي ورودي مرجع با دامنة 7/0. 54

شكل ‏313- خروجي سه حالت NoSat، Sat و Fuz براي ورودي مرجع با دامنة 9/0. 54

شكل ‏314-  مقدار بهرة اعمال شده توسط ناظر براي ورودي مرجع با دامنة 9/0. 55

شكل ‏315- اثر حلقة ناظر بر دامنة كنترل براي ورودي مرجع با دامنة 9/0. 55

شكل ‏41- روبات كشسان‌مفصل يك درجه آزادي.. 65

شكل ‏42- ساختار كنترل تركيبي براي FJR.. 70

شكل ‏43- نحوة استفاده از حلقة ناظر براي FJR.. 71

شكل ‏44- رديابي در حالت NoSat، بدون محدوديت عملگر و بدون ناظر. 73

شكل ‏45- ناپايداري ناشي از اشباع با كران d = 830 در حالت Sat 73

شكل ‏46- رديابي در حالت Fuz با كران اشباع به اندازة d = 830. 74

شكل ‏47- مقدار l در حالت Fuz با كران اشباع به اندازة d = 830. 74

شكل ‏51- نمودار حلقه بستة سيستم با عدم قطعيت ضربي در ورودي.. 92

شكل ‏52- چگونگي وزن‌دهي سيگنالها براي مسئلة حساسيت مخلوط.. 94

شكل ‏53- مدلهاي شناسايي شده (P1 تا P20) و مدل نامي P0 98

شكل ‏54- چگونگي اختيار كران بالاي عدم قطعيت… 99

شكل ‏55- نمودارهاي بود دو كنترلگر. 102

شكل ‏56- رديابي براي ورودي مرجع سينوسي با d = 12. 103

شكل ‏57- سيگنال كنترل براي ورودي مرجع سينوسي با d = 12. 104

شكل ‏58- ناپايداري رويكردهاي مختلف براي محدوديت دامنة d = 9. 105

شكل ‏61- تصوير روبات مورد استفاده 108

شكل ‏62- چگونگي عملكرد هارمونيك درايو. 109

شكل ‏63- نمودار بلوكي روبات مورد استفاده 110

شكل ‏64- تصوير مفصل كشسانِ ساخته شده 113

شكل ‏65- مدل بلوكي بازوها 114

شكل ‏66- مدل مورد استفاده براي اعمال ولتاژ به موتور دوم. 115

شكل ‏67- مدل مورد استفاده براي خواندن كدگذار سوم. 116

شكل ‏68- بازوي يك درجه با جعبه دنده 117

شكل ‏69- دياگرام بلوكي ديناميك بازوي يك محوره 118

شكل ‏610- زاوية اندازه‌گيري شدة بازوي دوم و مقدار شبيه‌سازي شدة آن. 123

شكل ‏611- زاوية اندازه‌گيري شدة موتور دوم و مقدار شبيه‌سازي شدة آن. 123

شكل ‏612- كنترل حلقه بستة PD براي بازوي دوم با اندازه‌گيري مكان عملگر. 124

شكل ‏613- رفتار بازو با كنترل PD صلب براي ورودي سينوسي.. 125

شكل ‏614- كنترل حلقه بستة PD براي بازوي دوم با اندازه‌گيري مكان بازو. 126

شكل ‏615- رفتار بازوي دوم با كنترل PD صلب با اندازه‌گيري مكان بازو. 126

شكل ‏616- رفتار بازو با سوييچ كردن كنترل تركيبي و كنترل صلب… 128

شكل ‏617- رفتار بازو با كنترل تركيبي با بهره بالا. 129

شكل ‏618- دامنة كنترل در روش كنترل تركيبي.. 130

شكل ‏619- چگونگي پياده‌سازي منطق نظارت… 131

شكل ‏620- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 20Sin(2t) براي نقطه كار 180 درجه. 133

شكل ‏621- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال مربعي با دامنة 20 براي نقطه كار 0 درجه. 134

شكل ب1- دياگرام بلوكي مسألة مخلوط H2/H¥. 152

شكل ج1- چگونگي نصب كارت جديد. 160

شكل ج2- تنظيمات مربوط به بلوکهاي ورودي يا خروجي.. 161

شكل ج3- تنظيم پارامترهاي شبيه سازي.. 161

شكل ج4- تنظيم پارامترهاي زمان حقيقي.. 162

شكل ج5- توليد کد C ، ارتباط با پورت ، اجراي برنامه. 163

شكل د1- نمايي از رابط كاربر برنامة FjrInit.exe. 166

شكل ه 1- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 40Sin(2t) براي نقطه كار 180 درجه. 167

شكل ه 2- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 20Sin(4t) براي نقطه كار 0 درجه. 168

شكل ه 3- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 20Sin(2t) براي نقطه كار 90- درجه. 169

شكل ه 4- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال مربعي با دامنة 20 براي نقطه كار 0 درجه. 170

شكل ه 5- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال مربعي با دامنة 20 براي نقطه كار 0 درجه – با ميرايي.. 171

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول ‏21- اولين مقالات ارائه شده در مورد روباتهاي كشسان‌مفصل.. 12

جدول ‏22- مقالاتي كه خط اوليه را پي گرفته‌اند. 16

جدول ‏31- قواعد فازي.. 46

جدول ‏41- كران كمينة قابل قبول براي دو حالت Sat و Fuz. 73

جدول ‏42- نرمهاي خطا براي دو حالت Sat و Fuz به ازاي مقادير مختلف d. 74

جدول ‏51- مقادير dmin براي وروديهاي مختلف… 105

جدول ‏61-ضريب كشساني اندازه‌گيري شده براي نقطة كار 90 درجه. 121

جدول ‏62-ضريب كشساني اندازه‌گيري شده براي نقطة كار 90- درجه. 121

جدول ‏63-پارامترهاي شناسايي شده 122

جدول ‏64-پارامترهاي محاسبه شده 122

جدول د1- مشخصات موتور اول. 164

جدول د2- مشخصات موتور دوم همراه با جعبه دنده 164

جدول د3- مشخصات هارمونيك‌درايو. 164

جدول د4- مشخصات سيگنالهاي اعمال شده از رايانه به روبات… 165

جدول د5- مشخصات سيگنالهاي اندازه‌گيري شده توسط رايانه. 165

 

 

 

 

  • شهریور ۱۵, ۱۳۹۴

نوشته شده توسط 7sad.ir

دیدگاه بسته شده است