14270

14270

كنترل فازي - تطبيقي ربات دوپا در فضاي سه بعدي

كارشناسي ارشد

كنترل

بهمن ماه 1393

بهمن ماه 1393

دكتر محمد فرخي

دكتر محمدرضا جاهدمطلق

برق

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 براي حركت در فضاي سه¬بعدي، عبور از موانع، حركت روي سطوح شيب¬دار 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 ده درجه آزادي براي راه¬رفتن در فضاي سه¬بعدي است. به اين منظور، بايد حركت در هر دو صفحه جانبي و جلويي درنظرگرفته¬شود. در ابتدا، مدلي مناسب براي ربات دوپا با ده درجه آزادي و با استفاده از روش لاگرانژ و روش حالت پرواز در هر دو حالت تك¬تكيه¬گاهي و دوتكيه¬گاهي با استفاده از نرم¬افزار متلب به¬دست آورده مي¬شود و درستي معادلات با استفاده از شبيه¬سازي¬هاي به¬دست-آمده تاييد مي¬شود. در ادامه، ابتدا طراحي الگوي حركت توسط مدل آونگ برگشته خطي در تك¬تكيه-گاهي كه مي¬توان با استفاده از اين روش سرعت حركت ربات را تغيير داد، و روش چند جمله¬اي در دوتكيه¬گاهي صورت گرفته¬است. سپس كنترل¬كننده، مسير طراحي¬شده براي مفاصل را دنبال مي¬كند. در قسمت كنترل حركت، كنترل¬كننده بايد پايداري حركت را تضمين و قيدهايي مانند حداكثر گشتاور مجاز را برآورده¬كند. به¬دليل تغييرات احتمالي در محيط ربات، وجود نويز اندازه¬گيري و اغتشاش¬هاي وارد بر ربات و همچين نياز به هماهنگي مفاصل ربات، انتظار مي¬رود كنترل¬كننده¬اي طرح گردد تا علاوه بر مقاوم-بودن، پايداري را نيز تضمين¬كرده و سرعت بالايي در رديابي حالت مطلوب داشته¬باشد. روشي كه براي برآورده¬كردن اين موارد به¬كارگرفته شده¬است، روش كنترلي فازي-PD مي¬باشد. نتايج شبيه¬سازي عملكرد مطلوب مدل ارايه¬شده، مسير طراحي¬شده و كنترل¬كننده را نشان¬مي¬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. همچنين، براي افزايش مقاومت ربات در مقابل نويز اندازه¬گيري و اغتشاش، قانون كنترل فازي تطبيقي با استفاده از نظريه لياپانوف تعيين¬مي¬شود به¬طوري¬كه ربات عملكرد بهتري از خود نشان¬مي¬دهد. در ادامه، براي تعيين پايداري كلي سيستم حلقه¬بسته از نگاشت پوانكاره كه مربوط كه سيستم¬هاي تكرارشونده است، بهره برده خواهد شد. همچنين، به¬منظور نزديك¬تركردن معادلات ربات به سيستمي عملي، معادلات سرووموتور نيز به مدل ربات افزوده¬شده¬است. واژه‌هاي كليدي: ربات دوپا، معادلات ديناميكي، كنترل فازي-تطبيقي، پايداري لياپانوف، نگاشت پوانكاره