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

اختصاصی از کوشا 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.