17040

17040

كنترل خطي سازي فيدبك مقاوم در زمان محدود و پياده سازي تئوري و عملي روي ربات اسكات

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكاترونيك

مهرماه 1395

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

مكانيك

چكيده در اين پايان¬نامه روش كنترلي خطي¬سازي فيدبك در زمان محدود مورد بررسي قرارگرفته است. در اين تحقيق از خطي¬سازي فيدبك ورودي حالت جهت پياده سازي بر بازوي پايه ثابت و از خطي سازي فيدبك ورودي خروجي جهت كنترل بازو با پايه ي متحرك استفاده شده است. براي وارد نمودن قيد زمان محدود به كنترل‌كننده‌ي خطي¬سازي فيدبك ، از تابع هزينه¬ي مقيد به زمان براي استخراج يك كنترل¬كننده¬ي زمان محدود و معادله ي ديفرانسيلي ريكاتي جهت حل نمودن آن، استفاده شده است. با حل ديفرانسيلي معادله‌ي ريكاتي به دو روش مختلف، بهره‌ي زمان محدود به دست آمده است كه باعث مي‌شود فرآيند تنظيم در زمان از پيش تعيين‌شده صورت پذيرد. از طرفي يكي از ضعف‌هاي روش خطي¬سازي فيدبك، به سبب تكيه‌ي اين كنترل‌كننده بر پارامترهاي مدل، حساسيت آن به عدم قطعيت‌هاي موجود در ديناميك سيستم مي‌باشد كه اين ضعف نيز، پس از واردكردن عدم قطعيت به ديناميك سيستم و پياده‌سازي دو روش كنترل مقاوم، پوشش داده‌ شده است. همچنين، بررسي ميزان بيشترين ظرفيت حمل بار ديناميكي براي روش‌هاي ذكر¬شده در اين تحقيق، با در نظر گرفتن قيد خطا، انجام گرفته است و با برخي روش‌هاي كنترل حلقه بسته‌ي ديگر، مقايسه شده است. در ادامه براي پياده‌سازي روش‌هاي ذكرشده روي مدل، پس از استخراج سينماتيك و ديناميك حاكم بر سيستم‌هاي مورد مطالعه در اين پايان‌نامه به كمك نرم‌افزار متلب ، شبيه‌سازي‌هاي مختلفي انجام گرفته و مسئله‌ي تنظيم و تعقيب مسير از پيش تعيين‌شده، در هر يك از روش‌هاي كنترلي مذكور، بررسي شده و نتايج به‌صورت كمي و كيفي مورد مطالعه قرارگرفته‌شده‌اند. در پايان، براي اعتبار سنجي، نتايج حاصل از تئوري، به‌صورت تجربي روي يك نمونه‌ي ربات تحقيقاتي، يعني ربات متحرك اسكات، پياده‌سازي و مقايسه شده‌اند. واژه‌هاي كليدي: خطي¬سازي فيدبك-كنترل بهينه-زمان محدود-كنترل مقاوم-ربات اسكات

1396/01/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In this thesis, the study of finite time feedback linearization method has been investigated. Considering nonlinear dynamical structure of both mobile an​d fixed platform robots, feedback linearization, has been conducted to linearize the system using Input state an​d input output linearization. Afterwards, the time dependent cost function has been implemented to apply the finite time constrains using state dependent Riccati equation o​r matrix Riccati controller. The finite time gain has been found by solving Riccati equation with two different solutions, which ultimately resulted in obtaining the pre¬determined time regulation. One of by the way one of the disadvantages of this method is its sensibility to uncertainties in the dynamic of the system due to dependence of controller to model parameters that is eliminated by implementing the uncertainties into system dynamic using two robust controller methods. In this research also Dynamic Load Caring Capacity (DLCC) of system has been examined by consideration of error constrains, an​d the results are compared with certain types of closed loop controllers. Additionally, by extracting the kinematics an​d dynamics of the studied models, simulation was conducted using Matlab software an​d These simulations well-illustrate the regulation an​d path trajectory of all mentioned controllers. Results were analyzed both quantitatively an​d qualitatively. Finally, to verify the theoricall findings, an experimental practices was applied an​d compared on a mobile robot, Scout robot. Keywords: Feedback linearization, Optimal control, Finite time, Robust control, Scout robot