14590

14590

مدل‌سازي و كنترل ربات موازي كابلي نيمه مقيد ثامن با در نظر گرفتن خمش كابل‌ها

كارشناسي ارشد

كنترل

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر سيد كمال الدين موسوي مشهدي

دكترصادق صادق‌زاده

برق

چكيده ربات‌هاي كابلي نسل جديدي از ربات‌هاي موازي هستند، كه اخيراً به دليل مزايايشانمورد توجه بسياري از محققين علم رباتيك قرار گرفته‌اند. يكي از ربات‌هاي كابلي درحال پياده سازي در ايران، ربات كابلي ثامن مي‌باشد. در اين رباتبا توجه به اين‌كه طول كابل‌ها بسيار زياد است، وزن و انعطاف‌پذيري كابل‌ها باعث ايجاد خمش در آن‌ها مي‌شود. از طرفديگر، در اين ربات موقعيت مجري نهايي از روي طول كابل‌ها (سينماتيك مستقيم) محاسبه مي‌شود. لذا اين خمش باعث ايجاد خطا در اندازه‌گيري موقعيت مجري نهايي مي‌شود.به همين دليل، ابتدا به مدل سازي آن با در نظر گرفتن خمش كابل‌ها خواهيم پرداخت.به علت پيچيدگي زياد معادلات كامل ديناميكي كابل كه عملاً كارايي چنداني در بحث كنترل سيستم نخواهد داشت،اثر خمش كابل‌هابه صورت دو اثر مجزاي ايجاد شده توسط وزن كابل و اثر ديناميكي ناشي از اينرسي كابل مورد بررسي قرار گرفته و به صورت دو عامل استاتيكي و ديناميكي مطالعه مي‌شود.نتايج شبيه سازي نشان مي‌دهد كه خمش كابل‌ها، باعث خطاي حدوداً نيم متريدر موقعيت مجري نهايي و كاهش صلبيت ربات كابلي ثامن مي‌شود. اين خطازماني كه دوربين در حال زوم بر روي بازيكنمي‌باشد، خطاي قابل ملاحظه‌اي مي‌باشد. خصوصيت بارز اين مدل سازي برخودار بودن از شكل مناسب براي استفاده در طراحي كنترل‌كننده است. بنابراين با استفاده از اين مدل، الگوريتم كنترل مد لغزشي تطبيقي در فضاي كارتزين با توجه به نياز بهافزايش صلبيت ربات،غلبه بر عدم قطعيت‌هاي سيستم و اغتشاش خارجي مثل باد،عدم نياز به تخمين كران بالاي عدم قطعيت سيستم، تضمين پايداري سيستم و نرمي حركت مجري نهايي (دوربين) طراحي مي‌گردد.به منظور مقايسه و تحليل عملكرد الگوريتم كنترل پيشنهادي، كنترل كننده مد لغزشي مرسوم و كنترل ديناميك معكوس تطبيقي طراحي شده و عملكرد آن‌ها در شرايط مختلف با كنترل كننده پيشنهادي مقايسه مي‌گردد. همچنين با توجه به بحث پر اهميت نيرو‌هاي كشش كابل‌ها در ربات‌هاي كابلي، يك راه حلساده رياضي براي تضمين مثبت ماندن نيروهاي كشش كابل‌ها،بر اساس پارامترهاي دلخواهالگوريتم كنترلي پيشنهادي ارائه مي‌شود.نتايج شبيه سازي الگوريتم كنترلي پيشنهادي، ويژگي‌هاي فوق را تاييد مي‌كند. واژه‌هاي كليدي:ربات كابلي ثامن، مدل سازي ربات كابلي با خمش كابل‌ها، معادلات ديناميكي، معادلات سينماتيكي،كنترل مد لغزشي تطبيقي