رساله دکترا طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

اختصاصی از یارا فایل رساله دکترا طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فهرست مطالب
فهرست مطالب ‌أ
فهرست اشکال ‌د
فهرست جداول ‌و
1- مقدمه 1
1-1- جایگاه روباتهای کشسان‌مفصل در مهندسی کنترل 1
1-2- مشکلات کنترل روباتهای کشسان‌مفصل 3
1-3- کنترل با وجود محدودیت دامنه 5
1-4- نوآوریهای این پژوهش 7
1-5- نمای کلی رساله 9
2- مروری بر پژوهشهای قبلی و بیان چالشها 11
2-1- کنترل روباتهای کشسان‌مفصل 11
2-1-1- پژوهش‌های اولیه 12
2-1-2- ادامة خط اولیه 15
2-1-3- ارتقای مدل 17
2-1-4- پیشنهادات مختلف برای کنترل 18
2-1-5- کمیت‌های فیدبک شده و تقلیل اندازه‌گیری‌ها 19
2-1-6- کنترل تطبیقی 21
2-1-7- کنترل مقاوم و پایداری 22
2-1-8- پیاده‌سازی عملی 25
2-1-9- جمعبندی و بیان چالشها 27
2-2- مسئلة اشباع عملگر و روشهای برخورد با آن 28
2-2-1- مشکلات ناشی از اشباع 28
2-2-2- روشهای عمومی برخورد با مسئلة اشباع 31
2-2-3- روشهای بهینه و مقاوم در برخورد با اشباع 32
2-2-4- روشهای تعدیلی 34
2-2-5- مسئلة اشباع در روباتها 37
3- حلقة ناظر فازی، روشی برای برخورد با مسئله اشباع عملگر 40
3-1- بیان مسئله 42
3-2- معرفی روش 43
3-3- مزایای روش پیشنهادی 46
3-4- استفاده از حلقة ناظر بر روی دو سیستم عمومی 49
3-4-1- سیستم ناپایدار دو ورودی-دو خروجی 50
3-4-2- سیستم دارای تأخیر 52
3-5- نکات عملی در طراحی 56
4- مسئلة اشباع در FJR و استفاده از روش حلقة ناظر برای برخورد با آن 59
4-1- مدلسازی روباتهای کشسان‌مفصل 59
4-1-1- کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای کنترل FJR ها 64
4-2- استفاده از حلقة ناظر در ساختار ترکیبی برای FJR 69
4-3- بررسی عملکرد روش ارائه شده با شبیه‌سازی 71
4-4- اثبات پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر» 75
4-4-1- پایداری زیر سیستم تند 77
4-4-2- لم‌های مورد نیاز برای اثبات پایداری 80
4-4-3- اثبات پایداری سیستم کامل 85
5- نگاه دوم: روشهای بهینة H و H2 برای مقابله با اثرات اشباع در FJR 90
5-1- طراحی با رویکرد حساسیت مخلوط 94
5-2- طراحی با رویکرد H2 /H 96
5-3- بررسی کارایی روشهای ارائه شده 97
6- پیاده‌سازی عملی 107
6-1- معرفی مجموعة آزمایشگاهی ساخته شده 108
6-1-1- سخت‌افزار الکترومکانیکی 108
6-1-2- نرم‌افزار 113
6-2- مدل پارامتریک سیستم 117
6-3- تخمین پارامترهای سیستم 119
6-4- نتایج پیاده‌سازی 123
6-4-1- کنترل ترکیبی 127
6-4-2- کنترل ترکیبی تحت نظارت ناظر فازی 130
7- نتایج و تحقیقات آتی 136
پیوست الف: کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای FJR چند محوره 141
پیوست ب: طراحی کنترل بهینة چند‌منظوره مبتنی بر نرم H با تبدیل به LMI 152
پیوست ج: راهنمای کار با جعبه‌ابزار زمان حقیقی نرم‌افزار MATLAB 158
پیوست د: راهنمای فنی روبات خواجه‌نصیر 164
پیوست هـ : نتایج بیشتری از پیاده‌سازیها 167
واژه‌نامه انگلیسی به فارسی 173
واژه‌نامه فارسی به انگلیسی 174
مقالات استخراج شده از این پژوهش 175
مراجع176

چکیده

در این پژوهش مسئلة کنترل روبات کشسان‌مفصل با لحاظ محدودیت اشباع عملگر مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. بدین منظور با استفاده از دو رویکرد مختلف روشهایی برای حل آن ارائه شده است. در ادامه با استفاده از شبیه‌سازیهای مختلف عملکرد روشهای ارائه شده بررسی و سپس پایداری مقاوم ساختار پیشنهادی به صورت نظری اثبات شده است. در پایان صحت ادعاهای نظری با پیاده‌سازی عملی بر روی یک روبات کشسان‌مفصل دو درجه آزادی مورد تأیید قرار گرفته است.
در این پژوهش دو مجموعه نوآوری به انجام رسیده است. در مجموعة اول ابتدا یک روش کلی با عنوان «حلقة ناظر» برای برخورد با مسئلة اشباع ارائه شده است. این روش بر روی سیستمهای مختلفی پیاده شده تا نشان داده شود که مستقل از مدل می‌باشد. سپس یک ساختار کنترل ترکیبی همراه با حلقة ناظر برای روباتهای کشسان‌مفصل ارائه شده تا نشان داده شود که روش ارائه شده برای کاربرد اصلی مورد نظر پروژه (یعنی روبات کشسان‌مفصل) عملکرد مناسبی را در حضور اشباع ایجاد می‌کند. در ادامة این پژوهش به اثبات نظری پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر» پرداخته‌ایم. سپس برای اینکه قابلیت پیاده‌سازی روش ارائه شده نشان داده شود آن را بر روی یک روبات کشسان‌مفصل که در راستای همین پژوهش طراحی و ساخته شده است پیاده نموده‌ایم.
مجموعه نوآوری دوم ارائة رویکرد دیگری برای مقابله با اثرات اشباع در روباتهای کشسان‌مفصل بر پایة روشهای بهینة چند منظوره مبتنی بر نرمهای H2 و H است. در این روشها برای مقاوم بودن کنترلگر از بهینه‌سازی H سود جسته و برای کم کردن دامنة کنترل و جلوگیری از اشباع عملگر، نرم سیگنال کنترلی نیز در فرایند بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است. برای طراحی عددی از تبدیل مسئله به LMI و روشهای عددی متناظر با آن استفاده شده است. همچنین جهت نشان دادن کاراییِ روش در عمل، پیاده‌سازی آن بر روی روبات مذکور انجام پذیرفته است.

طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌ مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

اختصاصی از یارا فایل طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌ مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده برق - گروه کنترل

رساله دکتری

طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای

روبات کشسان‌ مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

177 صفحه در قالب word

چکیده

در این پژوهش مسئلة کنترل روبات کشسان‌مفصل با لحاظ محدودیت اشباع عملگر مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. بدین منظور با استفاده از دو رویکرد مختلف روشهایی برای حل آن ارائه شده است. در ادامه با استفاده از شبیه‌سازیهای مختلف عملکرد روشهای ارائه شده بررسی و سپس پایداری مقاوم ساختار پیشنهادی به صورت نظری اثبات شده است. در پایان صحت ادعاهای نظری با پیاده‌سازی عملی بر روی یک روبات کشسان‌مفصل دو درجه آزادی مورد تأیید قرار گرفته است.

     در این پژوهش دو مجموعه نوآوری به انجام رسیده است. در مجموعة اول ابتدا یک روش کلی با عنوان «حلقة ناظر» برای برخورد با مسئلة اشباع ارائه شده است. این روش بر روی سیستمهای مختلفی پیاده شده تا نشان داده شود که مستقل از مدل می‌باشد. سپس یک ساختار کنترل ترکیبی همراه با حلقة ناظر برای روباتهای کشسان‌مفصل ارائه شده تا نشان داده شود که روش ارائه شده برای کاربرد اصلی مورد نظر پروژه (یعنی روبات کشسان‌مفصل) عملکرد مناسبی را در حضور اشباع ایجاد می‌کند. در ادامة این پژوهش به اثبات نظری پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر» پرداخته‌ایم. سپس برای اینکه قابلیت پیاده‌سازی روش ارائه شده نشان داده شود آن را بر روی یک روبات کشسان‌مفصل که در راستای همین پژوهش طراحی و ساخته شده است پیاده نموده‌ایم.

     مجموعه نوآوری دوم ارائة رویکرد دیگری برای مقابله با اثرات اشباع در روباتهای کشسان‌مفصل بر پایة روشهای بهینة چند منظوره مبتنی بر نرمهای H2 و H¥ است. در این روشها برای مقاوم بودن کنترلگر از بهینه‌سازی H¥ سود جسته و برای کم کردن دامنة کنترل و جلوگیری از اشباع عملگر، نرم سیگنال کنترلی نیز در فرایند بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است. برای طراحی عددی از تبدیل مسئله به LMI و روشهای عددی متناظر با آن استفاده شده است. همچنین جهت نشان دادن کاراییِ روش در عمل، پیاده‌سازی آن بر روی روبات مذکور انجام پذیرفته است.

کلمات کلیدی: روبات کشسان‌مفصل، اشباع عملگر، کنترل ترکیبی، حلقة ناظر، روش کنترل H2/H∞، منطق فازی.

فهرست مطالب

فهرست مطالب... ‌أ

فهرست اشکال. ‌د

فهرست جداول. ‌و

1-     مقدمه. 1

1-1-  جایگاه روباتهای کشسان‌مفصل در مهندسی کنترل. 1

1-2-  مشکلات کنترل روباتهای کشسان‌مفصل.. 3

1-3-  کنترل با وجود محدودیت دامنه. 5

1-4-  نوآوریهای این پژوهش.... 7

1-5-  نمای کلی رساله. 9

2-     مروری بر پژوهشهای قبلی و بیان چالشها 11

2-1-  کنترل روباتهای کشسان‌مفصل.. 11

2-1-1-  پژوهش‌های اولیه. 12

2-1-2-  ادامة خط اولیه. 15

2-1-3-  ارتقای مدل. 17

2-1-4-  پیشنهادات مختلف برای کنترل. 18

2-1-5-  کمیت‌های فیدبک شده و تقلیل اندازه‌گیری‌ها 19

2-1-6-  کنترل تطبیقی.. 21

2-1-7-  کنترل مقاوم و پایداری.. 22

2-1-8-  پیاده‌سازی عملی.. 25

2-1-9-  جمعبندی و بیان چالشها 27

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

2-2-1-  مشکلات ناشی از اشباع. 28

2-2-2-  روشهای عمومی برخورد با مسئلة اشباع. 31

2-2-3-  روشهای بهینه و مقاوم در برخورد با اشباع. 32

2-2-4-  روشهای تعدیلی.. 34

2-2-5-  مسئلة اشباع در روباتها 37

3-     حلقة ناظر فازی، روشی برای برخورد با مسئله اشباع عملگر. 40

3-1-  بیان مسئله. 42

3-2-  معرفی روش.... 43

3-3-  مزایای روش پیشنهادی.. 46

3-4-  استفاده از حلقة ناظر بر روی دو سیستم عمومی.. 49

3-4-1-  سیستم ناپایدار دو ورودی-دو خروجی.. 50

3-4-2-  سیستم دارای تأخیر. 52

3-5-  نکات عملی در طراحی.. 56

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

4-1-  مدلسازی روباتهای کشسان‌مفصل.. 59

4-1-1-  کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای کنترل FJR ها 64

4-2-  استفاده از حلقة ناظر در ساختار ترکیبی برای FJR.. 69

4-3-  بررسی عملکرد روش ارائه شده با شبیه‌سازی.. 71

4-4-  اثبات پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر» 75

4-4-1-  پایداری زیر سیستم تند. 77

4-4-2-  لم‌های مورد نیاز برای اثبات پایداری.. 80

4-4-3-  اثبات پایداری سیستم کامل.. 85

5-     نگاه دوم: روشهای بهینة H¥ و H2 برای مقابله با اثرات اشباع در FJR.. 90

5-1-  طراحی با رویکرد حساسیت مخلوط.. 94

5-2-  طراحی با رویکرد H2 /H¥. 96

5-3-  بررسی کارایی روشهای ارائه شده 97

6-     پیاده‌سازی عملی.. 107

6-1-  معرفی مجموعة آزمایشگاهی ساخته شده 108

6-1-1-  سخت‌افزار الکترومکانیکی.. 108

6-1-2-  نرم‌افزار  113

6-2-  مدل پارامتریک سیستم. 117

6-3-  تخمین پارامترهای سیستم. 119

6-4-  نتایج پیاده‌سازی.. 123

6-4-1-  کنترل ترکیبی.. 127

6-4-2-  کنترل ترکیبی تحت نظارت ناظر فازی.. 130

7-     نتایج و تحقیقات آتی.. 136

پیوست الف: کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای FJR چند محوره 141

پیوست ب: طراحی کنترل بهینة چند‌منظوره مبتنی بر نرم H¥ با تبدیل به LMI. 152

پیوست ج: راهنمای کار با جعبه‌ابزار زمان حقیقی نرم‌افزار MATLAB.. 158

پیوست د: راهنمای فنی روبات خواجه‌نصیر. 164

پیوست هـ : نتایج بیشتری از پیاده‌سازیها 167

واژه‌نامه انگلیسی به فارسی.. 173

واژه‌نامه فارسی به انگلیسی.. 174

مقالات استخراج شده از این پژوهش.... 175

مراجع  176

1-     مقدمه

در این فصل با ورود به دنیای «روباتهای کشسان‌مفصل» و بررسی مشکلات کنترل آنها و سپس با بررسی وجوه گوناگون مسئلة «محدودیت دامنة کنترل» زمینه‌های لازم برای بیان چالشهای موجود را فراهم آورده‌ایم. بدین ترتیب به بیان انگیزه و ضرورت انجام این پژوهش پرداخته و در پایان به معرفی اجمالی نوآوریهای این پژوهش خواهیم پرداخت.

1-1-       جایگاه روباتهای کشسان‌مفصل در مهندسی کنترل

طراحی کنترل برای روباتها از اوایل دهه 1970 توجه مهندسان کنترل را به خود جلب کرد و کم‌کم روباتها در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه روباتهای چند‌محوره در کاربردهای مختلف فضایی، صنعتی و غیره به کار گرفته شده‌اند که اغلب با کنترلگرهای متداول مانند PID کار می‌کنند و می‌توان ادعا کرد که مسئلة کنترل مکان برای روباتهای صلب امروزه به طور مناسبی فهمیده و حل شده است [[i]]. اما رفته‌رفته در اثر جایگزینی روباتهای متداول با روباتهای جدید که کوچکتر، سبکتر، سریعتر و باهوشتر هستند دیگر کنترلگرهای متداول پاسخ مناسبی به نیازهای کنترلی روباتها نداده و مسائل جدیدی در مهندسی کنترل رخ می‌نماید. می‌توان نشان داد که در اغلب کاربردهای جدید مانند روباتهای پیشرفتة فضایی، روباتهای خدمتکار، سیستم‌های پس‌خورانندة نیرو[1]، دستها و بازوهای ماهر روباتیکی [[ii]] و ریزروباتها[2]، مسئلة مشترک اصلی برای کنترل روباتها «کشسانی مفاصل» است. در اغلب موارد، کشسانی نتیجة ذاتی القا شده از طرف ساختار روبات می‌باشد؛ اما در مواردی نیز کشسانی عمداً به روبات اضافه می‌شود. تا چندی پیش رویکرد طراحی روباتها «هرچه صلب‌تر بهتر» بود و این رویکرد نه به خاطر نارسایی روباتهای کشسان، بلکه به خاطر سادگی کنترل در روباتهای صلب اتخاذ می‌شد [[iii]، [iv] و [v]]؛ اما امروزه این رویکرد کمرنگ شده است زیرا در واقع صلب بودن و کشسانی هر کدام مزیتهای خود را دارند. در عملگرهای صلب پهنای باند بالایی برای اعمال نیرو وجود دارد که کنترل را ساده می‌کند؛ از طرف دیگر اگر از عملگرهای کشسان استفاده شود کنترل نیروی پایدار و کم‌نویز به علاوة ایجاد ایمنی در تعامل با اشیای خارجی و برخوردهای اتفاقی را خواهیم داشت [[vi] و [vii]].

منشأ ایجاد کشسانی در مفاصل، اغلب سیستم انتقال توان می‌باشد اگر در آن از عناصری مانند ‌هارمونیک‌درایو، تسمه (مانند روبات RTX [[viii]]) یا محورهای بلند [[ix]] استفاده شده باشد. علاوه بر سیستم انتقال توان، حسگرهای گشتاور و یا برخی عملگرها [6، 7، [x]] نیز می‌توانند منشأ کشسانی ‌باشند. از نظر تعداد، در اغلب روباتهای کشسان‌مفصل[3] (FJR) منشأ ایجاد کشسانی ‌هارمونیک‌درایو است (مثلاً در بازوی ایستگاه فضایی بین‌المللی (شکل ‏1‑1)، دست روباتیکی ساخته شده در مرکز فضایی آلمان (شکل ‏1‑2) و روبات صنعتی GE-P50 [[xi]]) و دیگر موارد ذکر شده به صورت انگشت‌‌شمار رخ‌ می‌نمایند. (برای آشنایی عمومی با ‌هارمونیک‌درایو به مرجع [[xii]] رجوع نمایید).

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است

رساله دکترا طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

اختصاصی از یارا فایل رساله دکترا طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فهرست مطالب
فهرست مطالب    ‌أ
فهرست اشکال    ‌د
فهرست جداول    ‌ز
۱-    مقدمه    
۱-۱-    جایگاه روباتهای کشسان‌مفصل در مهندسی کنترل    
۱-۲-    مشکلات کنترل روباتهای کشسان‌مفصل    
۱-۳-    کنترل با وجود محدودیت دامنه    
۱-۴-    نوآوریهای این پژوهش    
۱-۵-    نمای کلی رساله    
۲-    مروری بر پژوهشهای قبلی و بیان چالشها    
۲-۱-    کنترل روباتهای کشسان‌مفصل    
۲-۱-۱-    پژوهش‌های اولیه    
۲-۱-۲-    ادامة خط اولیه    
۲-۱-۳-    ارتقای مدل    
۲-۱-۴-    پیشنهادات مختلف برای کنترل    
۲-۱-۵-    کمیت‌های فیدبک شده و تقلیل اندازه‌گیری‌ها    
۲-۱-۶-    کنترل تطبیقی    
۲-۱-۷-    کنترل مقاوم و پایداری    
۲-۱-۸-    پیاده‌سازی عملی    
۲-۱-۹-    جمعبندی و بیان چالشها    
۲-۲-    مسئلة اشباع عملگر و روشهای برخورد با آن    
۲-۲-۱-    مشکلات ناشی از اشباع    
۲-۲-۲-    روشهای عمومی برخورد با مسئلة اشباع    
۲-۲-۳-    روشهای بهینه و مقاوم در برخورد با اشباع    
۲-۲-۴-    روشهای تعدیلی    
۲-۲-۵-    مسئلة اشباع در روباتها    
۳-    حلقة ناظر فازی، روشی برای برخورد با مسئله اشباع عملگر    
۳-۱-    بیان مسئله    
۳-۲-    معرفی روش    
۳-۳-    مزایای روش پیشنهادی    
۳-۴-    استفاده از حلقة ناظر بر روی دو سیستم عمومی    
۳-۴-۱-    سیستم ناپایدار دو ورودی-دو خروجی    
۳-۴-۲-    سیستم دارای تأخیر    
۳-۵-    نکات عملی در طراحی    
۴-    مسئلة اشباع در FJR و استفاده از روش حلقة ناظر برای برخورد با آن    
۴-۱-    مدلسازی روباتهای کشسان‌مفصل    
۴-۱-۱-    کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای کنترل FJR ها    
۴-۲-    استفاده از حلقة ناظر در ساختار ترکیبی برای FJR    
۴-۳-    بررسی عملکرد روش ارائه شده با شبیه‌سازی    
۴-۴-    اثبات پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر»    
۴-۴-۱-    پایداری زیر سیستم تند    
۴-۴-۲-    لم‌های مورد نیاز برای اثبات پایداری    
۴-۴-۳-    اثبات پایداری سیستم کامل    
۵-    نگاه دوم: روشهای بهینة H و H2 برای مقابله با اثرات اشباع در FJR    
۵-۱-    طراحی با رویکرد حساسیت مخلوط    
۵-۲-    طراحی با رویکرد H2 /H    
۵-۳-    بررسی کارایی روشهای ارائه شده    
۶-    پیاده‌سازی عملی    
۶-۱-    معرفی مجموعة آزمایشگاهی ساخته شده    
۶-۱-۱-    سخت‌افزار الکترومکانیکی    
۶-۱-۲-    نرم‌افزار    
۶-۲-    مدل پارامتریک سیستم    
۶-۳-    تخمین پارامترهای سیستم    
۶-۴-    نتایج پیاده‌سازی    
۶-۴-۱-    کنترل ترکیبی    
۶-۴-۲-    کنترل ترکیبی تحت نظارت ناظر فازی    
۷-    نتایج و تحقیقات آتی    
پیوست الف: کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای FJR چند محوره    
پیوست ب: طراحی کنترل بهینة چند‌منظوره مبتنی بر نرم H با تبدیل به LMI    
پیوست ج: راهنمای کار با جعبه‌ابزار زمان حقیقی نرم‌افزار MATLAB    
پیوست د: راهنمای فنی روبات خواجه‌نصیر    
پیوست هـ : نتایج بیشتری از پیاده‌سازیها    
واژه‌نامه انگلیسی به فارسی    
واژه‌نامه فارسی به انگلیسی    
مقالات استخراج شده از این پژوهش    
مراجع    

طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر

اختصاصی از یارا فایل طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت برای روبات کشسان‌مفصل با لحاظ مسئلة اشباع عملگر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

پایان نامه دکترا  (دانشکده برق  – گروه کنترل )

طراحی کنترل برای روباتها از اوایل دهه ۱۹۷۰ توجه مهندسان کنترل را به خود جلب کرد و کم‌کم روباتها در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه روباتهای چند‌محوره در کاربردهای مختلف فضایی، صنعتی و غیره به کار گرفته شده‌اند که اغلب با کنترلگرهای متداول مانند PID کار می‌کنند و می‌توان ادعا کرد که مسئلة کنترل مکان برای روباتهای صلب امروزه به طور مناسبی فهمیده و حل شده است [ ]. اما رفته‌رفته در اثر جایگزینی روباتهای متداول با روباتهای جدید که کوچکتر، سبکتر، سریعتر و باهوشتر هستند دیگر کنترلگرهای متداول پاسخ مناسبی به نیازهای کنترلی روباتها نداده و مسائل جدیدی در مهندسی کنترل رخ می‌نماید. می‌توان نشان داد که در اغلب کاربردهای جدید مانند روباتهای پیشرفتة فضایی، روباتهای خدمتکار، سیستم‌های پس‌خورانندة نیرو ، دستها و بازوهای ماهر روباتیکی [ ] و ریزروباتها ، مسئلة مشترک اصلی برای کنترل روباتها «کشسانی مفاصل» است. در اغلب موارد، کشسانی نتیجة ذاتی القا شده از طرف ساختار روبات می‌باشد؛ اما در مواردی نیز کشسانی عمداً به روبات اضافه می‌شود. تا چندی پیش رویکرد طراحی روباتها «هرچه صلب‌تر بهتر» بود و این رویکرد نه به خاطر نارسایی روباتهای کشسان، بلکه به خاطر سادگی کنترل در روباتهای صلب اتخاذ می‌شد [ ، و ]؛ اما امروزه این رویکرد کمرنگ شده است زیرا در واقع صلب بودن و کشسانی هر کدام مزیتهای خود را دارند. در عملگرهای صلب پهنای باند بالایی برای اعمال نیرو وجود دارد که کنترل را ساده می‌کند؛ از طرف دیگر اگر از عملگرهای کشسان استفاده شود کنترل نیروی پایدار و کم‌نویز به علاوة ایجاد ایمنی در تعامل با اشیای خارجی و برخوردهای اتفاقی را خواهیم داشت [ و ].
منشأ ایجاد کشسانی در مفاصل، اغلب سیستم انتقال توان می‌باشد اگر در آن از عناصری مانند ‌هارمونیک‌درایو، تسمه (مانند روبات RTX [ ]) یا محورهای بلند [ ] استفاده شده باشد. علاوه بر سیستم انتقال توان، حسگرهای گشتاور و یا برخی عملگرها [۶، ۷، ] نیز می‌توانند منشأ کشسانی ‌باشند. از نظر تعداد، در اغلب روباتهای کشسان‌مفصل (FJR) منشأ ایجاد کشسانی ‌هارمونیک‌درایو است (مثلاً در بازوی ایستگاه فضایی بین‌المللی (شکل ‏۱ ۱)، دست روباتیکی ساخته شده در مرکز فضایی آلمان (شکل ‏۱ ۲) و روبات صنعتی GE-P50 [ ]) و دیگر موارد ذکر شده به صورت انگشت‌‌شمار رخ‌ می‌نمایند. (برای آشنایی عمومی با ‌هارمونیک‌درایو به مرجع [ ] رجوع نمایید).

فهرست مطالب
فهرست مطالب    ‌أ
فهرست اشکال    ‌د
فهرست جداول    ‌ز
۱-    مقدمه    
۱-۱-    جایگاه روباتهای کشسان‌مفصل در مهندسی کنترل    
۱-۲-    مشکلات کنترل روباتهای کشسان‌مفصل    
۱-۳-    کنترل با وجود محدودیت دامنه    
۱-۴-    نوآوریهای این پژوهش    
۱-۵-    نمای کلی رساله    
۲-    مروری بر پژوهشهای قبلی و بیان چالشها    
۲-۱-    کنترل روباتهای کشسان‌مفصل    
۲-۱-۱-    پژوهش‌های اولیه    
۲-۱-۲-    ادامة خط اولیه    
۲-۱-۳-    ارتقای مدل    
۲-۱-۴-    پیشنهادات مختلف برای کنترل    
۲-۱-۵-    کمیت‌های فیدبک شده و تقلیل اندازه‌گیری‌ها    
۲-۱-۶-    کنترل تطبیقی    
۲-۱-۷-    کنترل مقاوم و پایداری    
۲-۱-۸-    پیاده‌سازی عملی    
۲-۱-۹-    جمعبندی و بیان چالشها    
۲-۲-    مسئلة اشباع عملگر و روشهای برخورد با آن    
۲-۲-۱-    مشکلات ناشی از اشباع    
۲-۲-۲-    روشهای عمومی برخورد با مسئلة اشباع    
۲-۲-۳-    روشهای بهینه و مقاوم در برخورد با اشباع    
۲-۲-۴-    روشهای تعدیلی    
۲-۲-۵-    مسئلة اشباع در روباتها    
۳-    حلقة ناظر فازی، روشی برای برخورد با مسئله اشباع عملگر    
۳-۱-    بیان مسئله    
۳-۲-    معرفی روش    
۳-۳-    مزایای روش پیشنهادی    
۳-۴-    استفاده از حلقة ناظر بر روی دو سیستم عمومی    
۳-۴-۱-    سیستم ناپایدار دو ورودی-دو خروجی    
۳-۴-۲-    سیستم دارای تأخیر    
۳-۵-    نکات عملی در طراحی    
۴-    مسئلة اشباع در FJR و استفاده از روش حلقة ناظر برای برخورد با آن    
۴-۱-    مدلسازی روباتهای کشسان‌مفصل    
۴-۱-۱-    کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای کنترل FJR ها    
۴-۲-    استفاده از حلقة ناظر در ساختار ترکیبی برای FJR    
۴-۳-    بررسی عملکرد روش ارائه شده با شبیه‌سازی    
۴-۴-    اثبات پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر»    
۴-۴-۱-    پایداری زیر سیستم تند    
۴-۴-۲-    لم‌های مورد نیاز برای اثبات پایداری    
۴-۴-۳-    اثبات پایداری سیستم کامل    
۵-    نگاه دوم: روشهای بهینة H و H2 برای مقابله با اثرات اشباع در FJR    
۵-۱-    طراحی با رویکرد حساسیت مخلوط    
۵-۲-    طراحی با رویکرد H2 /H    
۵-۳-    بررسی کارایی روشهای ارائه شده    
۶-    پیاده‌سازی عملی    
۶-۱-    معرفی مجموعة آزمایشگاهی ساخته شده    
۶-۱-۱-    سخت‌افزار الکترومکانیکی    
۶-۱-۲-    نرم‌افزار    
۶-۲-    مدل پارامتریک سیستم    
۶-۳-    تخمین پارامترهای سیستم    
۶-۴-    نتایج پیاده‌سازی    
۶-۴-۱-    کنترل ترکیبی    
۶-۴-۲-    کنترل ترکیبی تحت نظارت ناظر فازی    
۷-    نتایج و تحقیقات آتی    
پیوست الف: کنترل ترکیبی و رویکرد رویة ناوردا برای FJR چند محوره    
پیوست ب: طراحی کنترل بهینة چند‌منظوره مبتنی بر نرم H با تبدیل به LMI    
پیوست ج: راهنمای کار با جعبه‌ابزار زمان حقیقی نرم‌افزار MATLAB    
پیوست د: راهنمای فنی روبات خواجه‌نصیر    
پیوست هـ : نتایج بیشتری از پیاده‌سازیها    
واژه‌نامه انگلیسی به فارسی    
واژه‌نامه فارسی به انگلیسی    
مقالات استخراج شده از این پژوهش    
مراجع    
 
فهرست اشکال
شکل ‏۱ ۱- بازوی ایستگاه فضایی بین‌المللی    
شکل ‏۱ ۲- دست ۴ انگشتی DLR و  میکرو‌هارمونیک‌درایو به کار رفته در آن   
شکل ‏۲ ۱- ساختار ارائه شده در مقالة [۱۰۸] برای مقابله با اشباع    
شکل ‏۳ ۱- سیستم حلقه بسته    
شکل ‏۳ ۲- ساختار حلقه بسته با حضور حلقة ناظر    
شکل ‏۳ ۳- تعریف متغیرهای زبانی برای دامنة سیگنال کنترل    
شکل ‏۳ ۴- تعریف متغیرهای زبانی برای مشتق سیگنال کنترل    
شکل ‏۳ ۵- تعریف متغیرهای زبانی برای بهرة ضرب شده در خطا    
شکل ‏۳ ۶- نگاشت غیر خطی معادل با منطق مورد استفاده    
شکل ‏۳ ۷- خروجیها در حالت Sat    
شکل ‏۳ ۸- خروجی اول در دو شبیه‌سازی Fuz و NoSat    
شکل ‏۳ ۹- خروجی دوم در دو شبیه‌سازی Fuz و NoSat    
شکل ‏۳ ۱۰- مقدار بهره در شبیه‌سازی Fuz    
شکل ‏۳ ۱۱- خروجی سه حالت NoSat، Sat و Fuz برای ورودی مرجع با دامنة ۵/۰    
شکل ‏۳ ۱۲- خروجی سه حالت NoSat، Sat و Fuz برای ورودی مرجع با دامنة ۷/۰    
شکل ‏۳ ۱۳- خروجی سه حالت NoSat، Sat و Fuz برای ورودی مرجع با دامنة ۹/۰   
شکل ‏۳ ۱۴-  مقدار بهرة اعمال شده توسط ناظر برای ورودی مرجع با دامنة ۹/۰    
شکل ‏۳ ۱۵- اثر حلقة ناظر بر دامنة کنترل برای ورودی مرجع با دامنة ۹/۰    
شکل ‏۴ ۱- روبات کشسان‌مفصل یک درجه آزادی    
شکل ‏۴ ۲- ساختار کنترل ترکیبی برای FJR    
شکل ‏۴ ۳- نحوة استفاده از حلقة ناظر برای FJR    
شکل ‏۴ ۴- ردیابی در حالت NoSat، بدون محدودیت عملگر و بدون ناظر    
شکل ‏۴ ۵- ناپایداری ناشی از اشباع با کران  = ۸۳۰ در حالت Sat    
شکل ‏۴ ۶- ردیابی در حالت Fuz با کران اشباع به اندازة  = ۸۳۰    
شکل ‏۴ ۷- مقدار  در حالت Fuz با کران اشباع به اندازة  = ۸۳۰    
شکل ‏۵ ۱- نمودار حلقه بستة سیستم با عدم قطعیت ضربی در ورودی    
شکل ‏۵ ۲- چگونگی وزن‌دهی سیگنالها برای مسئلة حساسیت مخلوط    
شکل ‏۵ ۳- مدلهای شناسایی شده (P1 تا P20) و مدل نامی P0    
شکل ‏۵ ۴- چگونگی اختیار کران بالای عدم قطعیت    
شکل ‏۵ ۵- نمودارهای بود دو کنترلگر    
شکل ‏۵ ۶- ردیابی برای ورودی مرجع سینوسی با  = ۱۲    
شکل ‏۵ ۷- سیگنال کنترل برای ورودی مرجع سینوسی با  = ۱۲    
شکل ‏۵ ۸- ناپایداری رویکردهای مختلف برای محدودیت دامنة  = ۹    
شکل ‏۶ ۱- تصویر روبات مورد استفاده    
شکل ‏۶ ۲- چگونگی عملکرد هارمونیک درایو    
شکل ‏۶ ۳- نمودار بلوکی روبات مورد استفاده    
شکل ‏۶ ۴- تصویر مفصل کشسانِ ساخته شده    
شکل ‏۶ ۵- مدل بلوکی بازوها    
شکل ‏۶ ۶- مدل مورد استفاده برای اعمال ولتاژ به موتور دوم    
شکل ‏۶ ۷- مدل مورد استفاده برای خواندن کدگذار سوم    
شکل ‏۶ ۸- بازوی یک درجه با جعبه دنده    
شکل ‏۶ ۹- دیاگرام بلوکی دینامیک بازوی یک محوره    
شکل ‏۶ ۱۰- زاویة اندازه‌گیری شدة بازوی دوم و مقدار شبیه‌سازی شدة آن    
شکل ‏۶ ۱۱- زاویة اندازه‌گیری شدة موتور دوم و مقدار شبیه‌سازی شدة آن    
شکل ‏۶ ۱۲- کنترل حلقه بستة PD برای بازوی دوم با اندازه‌گیری مکان عملگر    
شکل ‏۶ ۱۳- رفتار بازو با کنترل PD صلب برای ورودی سینوسی    
شکل ‏۶ ۱۴- کنترل حلقه بستة PD برای بازوی دوم با اندازه‌گیری مکان بازو    
شکل ‏۶ ۱۵- رفتار بازوی دوم با کنترل PD صلب با اندازه‌گیری مکان بازو    
شکل ‏۶ ۱۶- رفتار بازو با سوییچ کردن کنترل ترکیبی و کنترل صلب    
شکل ‏۶ ۱۷- رفتار بازو با کنترل ترکیبی با بهره بالا    
شکل ‏۶ ۱۸- دامنة کنترل در روش کنترل ترکیبی    
شکل ‏۶ ۱۹- چگونگی پیاده‌سازی منطق نظارت   
شکل ‏۶ ۲۰- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال ۲۰Sin(2t) برای نقطه کار ۱۸۰ درجه    
شکل ‏۶ ۲۱- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال مربعی با دامنة ۲۰ برای نقطه کار ۰ درجه    
شکل ب ۱- دیاگرام بلوکی مسألة مخلوط H2/H    
شکل ج ۱- چگونگی نصب کارت جدید    
شکل ج ۲- تنظیمات مربوط به بلوکهای ورودی یا خروجی    
شکل ج ۳- تنظیم پارامترهای شبیه سازی    
شکل ج ۴- تنظیم پارامترهای زمان حقیقی    
شکل ج ۵- تولید کد C ، ارتباط با پورت ، اجرای برنامه    
شکل د ۱- نمایی از رابط کاربر برنامة FjrInit.exe    
شکل ه  ۱- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال ۴۰Sin(2t) برای نقطه کار ۱۸۰ درجه    
شکل ه  ۲- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال ۲۰Sin(4t) برای نقطه کار ۰ درجه    
شکل ه  ۳- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال ۲۰Sin(2t) برای نقطه کار ۹۰- درجه    
شکل ه  ۴- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال مربعی با دامنة ۲۰ برای نقطه کار ۰ درجه    
شکل ه  ۵- اثر حلقة ناظر بر ردیابی سیگنال مربعی با دامنة ۲۰ برای نقطه کار ۰ درجه – با میرایی    
 
فهرست جداول
جدول ‏۲ ۱- اولین مقالات ارائه شده در مورد روباتهای کشسان‌مفصل    
جدول ‏۲ ۲- مقالاتی که خط اولیه را پی گرفته‌اند.    
جدول ‏۳ ۱- قواعد فازی    
جدول ‏۴ ۱- کران کمینة قابل قبول برای دو حالت Sat و Fuz    
جدول ‏۴ ۲- نرمهای خطا برای دو حالت Sat و Fuz به ازای مقادیر مختلف    
جدول ‏۵ ۱- مقادیر min برای ورودیهای مختلف   
جدول ‏۶ ۱-ضریب کشسانی اندازه‌گیری شده برای نقطة کار ۹۰ درجه    
جدول ‏۶ ۲-ضریب کشسانی اندازه‌گیری شده برای نقطة کار ۹۰- درجه    
جدول ‏۶ ۳-پارامترهای شناسایی شده    
جدول ‏۶ ۴-پارامترهای محاسبه شده    
جدول د ۱- مشخصات موتور اول    
جدول د ۲- مشخصات موتور دوم همراه با جعبه دنده    
جدول د ۳- مشخصات هارمونیک‌درایو    
جدول د ۴- مشخصات سیگنالهای اعمال شده از رایانه به روبات    
جدول د ۵- مشخصات سیگنالهای اندازه‌گیری شده توسط رایانه    

طراحی کنترلگر بینهایت H برای یک روبات مفصلی قابل انعطاف با عدم قطعیت فاز

اختصاصی از یارا فایل طراحی کنترلگر بینهایت H برای یک روبات مفصلی قابل انعطاف با عدم قطعیت فاز دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

با کمترین هزینه این فایل را در اختیار شما قرار داده ایم

Abstract–In this paper, the design and implementation of the H

طراحی کنترلگر بینهایت برای یک روبات مفصلی قابل انعطاف با