10936

10936

محاسبه ماكزيمم بار مجاز بازوي مكانيكي با مفاصل الاستيك به روش كنترل بهينه غيرخطي حلقه بسته

دكتري

مكانيك

مهرماه 1391

مهرماه 1391

پروفسور م. حبيب نژاد كورايم

چكيده هدف اين رساله تعيين ظرفيت حمل بار بازوي مكانيكي با استفاده از كنترلر حلقه بسته مي-باشد. يافتن مقادير گشتاورهاي ورودي، زواياي بازوها و سرعت‌هاي زاويه‌اي كه بر اساس آنها بيشترين بار را بتوان حمل نمود به عنوان مساله طراحي مسير بهينه مطرح مي¬شود. مسير بهينه، مسيري است كه با توجه به محدوديت گشتاورها و قيد دقت مسير، داراي بيشترين مقدار حمل بار باشد. در تحقيقات اخير، اين مساله به عنوان يك مساله بهينه‌سازي، به كمك روش كنترل بهينه حلقه باز حل گرديده است. به منظور آنكه نتايج بهينه¬سازي در عمل قابل پياده-سازي باشد بايد از يك سيستم كنترل حلقه بسته براي تحقق بخشيدن مسير بهينه استفاده نمود. روند كنترل بازوي مكانيكي به دو سطح تقسيم مي¬شود: در سطح اول كه مي¬توان آنرا طراحي مسير ناميد، مسيري كه منجر به حمل بيشترين بار مي¬شود طراحي گرديده و سپس در سطح دوم، كنترلر حلقه بسته بهينه طراحي مي¬شود. خروجي سطح اول به عنوان ورودي سطح دوم استفاده شده و مسير طراحي شده را تحقق بخشيده و ظرفيت حمل بار بازو نيز تعيين مي-گردد. از آنجا كه به دنبال حمل بيشترين بار هستيم بايد گشتاور اعمالي براي تحقق مسير مينيمم گردد و در نتيجه استفاده از كنترلر بهينه نسبت به كنترلر‌هاي ديگر مناسب‌تر خواهد بود. براي حل مساله كنترل بهينه غيرخطي به صورت حلقه بسته، بايد معادله غيرخطي هاميلتون ژاكوبي بلمن حل شود. در اين رساله روش¬هاي حل اين معادله مورد بررسي و با روش-هاي طراحي كنترلر ديگر مقايسه گرديده است. روش پيشنهادي براي كنترل و تعيين ظرفيت حمل بار بازوهاي صلب و انعطاف¬پذير براي دو حركت مسير مشخص و نقطه به نقطه استفاده و با نتايج تجربي مقايسه شده است. به منظور بهبود روش¬هاي ذكر شده، روش نوين بهينه سازي تلفيقي ارايه شده و براي تعيين مسير بهينه و ظرفيت حمل بار استفاده شده است.