12767

12767

كنترل پيش¬بين ربات دوپا در بالا و پايين¬رفتن از پله برمبناي مدل هوشمند

كارشناسي ارشد

برق - كنترل

بهمن 1392

بهمن 1392

دكتر محمد فرخي

دكتر محمدرضا جاهدمطلق

چكيده تحليل و كنترل ربات¬هاي دوپا در دو دهه اخير توجه بسياري از محققين را به خود معطوف داشته است. علي¬رغم وجود پيچيدگي¬هاي بالا در تحليل و كنترل اين دسته از ربات¬ها نسبت به ربات¬هاي چرخ¬دار، توانايي¬هاي بالقوه اين ربات¬ها در عبور از موانع، حركت روي سطوح شيب¬دار و بالا و پايين¬رفتن از پله¬ها باعث شده است تا محققان به اين نوع از ربات¬ها توجه خاصي داشته باشند. هدف از انجام اين پايان¬نامه، كنترل حركت ربات دوپا با پنج درجه آزادي با استفاده از كنترل پيش¬بين غيرخطي در بالا و پايين¬رفتن از پله¬ها است. در اين روش، طراحي الگوي حركت به¬طور بي¬درنگ در كنترل¬كننده پيش¬بين انجام مي¬شود. بدين صورت كه هيچ مسير از قبل¬تعيين¬شده¬اي براي حركت ربات تعيين و مشخص نمي¬شود و حركت ربات در قالب قيود بيان مي¬شود. از ويژگي¬هاي اصلي اين روش مي¬توان به طراحي مسير به¬صورت وصل-خط اشاره كرد كه اين كار مي¬تواند مقاوم‌ بودن كنترل¬كننده در مواجه با عدم¬قطعيت در محيط (عدم اطلاع صحيح از ارتفاع و طول پله) را بهبود دهد. در تمام كارهاي انجام شده در زمينه بالا و پايين¬رفتن ربات¬هاي دوپا، طول و ارتفاع پله¬ها ثابت درنظر گرفته شده است. اما در اين پايان¬نامه كنترل پيش¬بين به-نحوي طراحي مي¬شود كه ربات قادر باشد تا از پله¬هاي با طول و ارتفاع متفاوت نيز بالا و پايين برود و طول گام را نيز تعيين كند. به اين ترتيب كنترل¬كننده اختيار بيش¬تري در راه¬رفتن ربات دارد. اما مشكل جدي كه در استفاده از كنترل پيش¬بين مطرح مي¬شود، مدل¬گرا بودن اين كنترل¬كننده است به¬طوري¬كه تغيير در پارامترهاي ربات در حين حركت به¬شدت روي عملكرد كنترل¬ پيش¬بين اثر مي¬گذارد. به¬همين دليل مدل مورد استفاده در كنترل پيش¬بين براي پيش¬بيني را بايد به¬روز كرد. در اين¬جا از شبكه¬هاي عصبي براي شناسايي مدل ربات استفاده مي¬شود. لازم به ذكر است كه اين شناسايي به¬صورت وصل¬خط انجام مي¬گيرد تا كنترل¬كننده قادر باشد در حضور عدم¬قطعيت¬ها و اغتشاشات بهترين عملكرد را از خود نشان دهد. با توجه به اين¬كه راه¬رفتن ربات¬هاي دوپا حركتي تكرارشونده است لذا نمي¬توان پايداري كلي سيستم را از طريق نظريه لياپانوف بررسي كرد. اما از اين روش تنها مي¬توان به¬منظور بررسي پايداري مكاني در يك گام از حركت استفاده كرد. براي تعيين پايداري كلي سيستم حلقه بسته از نگاشت پوانكاره كه مربوط كه سيستم¬هاي تكرارشونده است، بهره برده خواهد شد. نتايج شبيه¬سازي نشان از برتري روش ارايه¬شده نسبت به روش¬هاي موجود در مقالات معتبر دارد. واژه‌هاي كليدي: ربات دوپا، كنترل پيش¬بين غيرخطي، شبكه عصبي، نقطه ممان صفر، پايداري لياپانوف، نگاشت پوانكاره