20208

۲۰۲۰۸

توسعه ي استراتژي كنترل مود لغزشي - فازي - تطبيقي براي هماهنگ سازي شبكه اي از سيستم هاي فروعملگر - داراي تاخير و توپولوژي سوئيچينگ ارتباطاتي

دكتري

طراحي كاربردي

۱۳۹۲

۱۳۹۷/۰۹/۱۸

دكتر كامران دانشجو

دكتر اسماعيل خان ميرزا

مكانيك

در سال‌هاي اخير، به‌دليل مزاياي استفاده از چند عامل ساده‌تر به‌جاي يك عامل پيچيده، كنترل سيستم‌هاي چندعاملي مورد توجه گسترده قرار گرفته است. افزايش ظرفيت حمل بار، قابليت حمل و جابجايي اجسام با ابعاد بزرگ‌تر و پوشش نواحي گسترده‌تر از ديگر مزاياي استفاده از سيستم‌هاي چندعاملي است. عوامل موجود در اين‌گونه سيستم‌ها، اطلاعات موردنظر را تحت شبكه‌ي ارتباطاتي مشخص تبادل مي‌كنند و از اين‌رو، توپولوژي ارتباطي بين عوامل نقش اساسي در اجماع ايفا مي‌كند. اين رساله از دو بخش تشكيل شده است. در بخش اول به طراحي كنترل‌كننده براي حمل جسم توسط بازوهاي ماهر هوايي همكار پرداخته مي‌شود. در ابتدا، مدل‌سازي بازوهاي ماهر هوايي با لينك‌هاي صلب به‌عنوان يك سيستم فروعملگر و داراي ويژگي افزونگي سينماتيكي، كه در دهه‌ي اخير معرفي شده‌ است، مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. پس از آن، از يك شبكه‌ي دوتايي از بازوها با لينك صلب، براي حمل يك جسم در مسير مشخص شيب‌دار استفاده مي‌شود. استراتژي كنترل مود لغزشي-فازي-تطبيقي يا اختصاراً AFSMC براي كنترل نيرو-موقعيت تركيبي هر دو سيستم در همكاري براي حمل جسم توسعه داده مي‌شود. بخش دوم اين رساله به توسعه‌ي روش AFSMC براي هماهنگ‌سازي شبكه‌اي از سيستم‌هاي فروعملگر تحت معضلات ارتباطاتي نظير تأخير زماني و توپولوژي ارتباطي سوئيچينگ مي‌پردازد. كنترل‌كننده‌هاي وابسته به ديناميك، بيشتر تحت تأثير مشكلات مذكور قرار مي‌گيرند. از اين‌رو، استراتژي كنترلي توسعه‌داده شده در اين رساله مبتني بر روش AFSMC مي‌باشد كه بسته به نوع مسئله مي‌تواند داراي وابستگي كم به مدل و يا كاملاً مستقل از آن باشد. براي ايجاد هماهنگي بين عوامل و همچنين مقاومت سيستم در برابر تأخير و توپولوژي ارتباطاتي سوئيچينگ، بخش مقاوم AFSMC بهبود داده شده است. نتايج شبيه‌سازي حاصل از اين بهبود نشان مي‌دهد كه سيستم‌هاي فروعملگر تحت شبكه در برابر مشكلات مذكور مقاوم بوده، پايداري خود را حفظ كرده و عملكرد مناسبي در تنظيم و رديابي مقدار مرجع دارند. همچنين ملاحظه مي‌شود كه روش AFSMC توسعه‌داده شده در اين بخش، نسبت به روش‌هاي AFSMC متداول، موجب بهبود چشم‌گير در خواص بخش گذراي سيستم به‌ويژه زمان برخاست مي‌شود.

1397/12/21

Adaptive fuzzy sliding mode control development for synchronization of networked underactuated systems-under communication delay and switching topology

3/12/2019 12:00:00 AM

In recent years, control of multi-agent systems has received intensive attention motivated by the fact that there are benefits in replacing multiple simpler vehicles instead of one complicated vehicle. Increased load carrying capacity, transportation of objects with larger dimensions, and covering wider areas are some of the other benefits of multi-agent systems. The agents exchange the information among themselves using communication networks that play an essential role in consensus achievement. This thesis is composed of two parts. Controller synthesis for object transportation by aerial manipulators (AMs) is addressed in the first part. Initially, modeling of AMs with rigid links as underactuated redundant systems, which was introduced early in this decade, are studied. After that, two AMs are employed for object transportation on an inclined path. The adaptive fuzzy sliding mode control (AFSMC) strategy is developed for cooperation of AMs in object transportation using hybrid force/position control. The second part of this thesis is devoted to extend the AFSMC method for synchronization of multi-agent underactuated systems which are subjected to time delay and switching topology problems. The model-dependent controllers are prone to failure when they are under these problems. Thus, the extended controller in this thesis is based on AFSMC method. Depending on the structure of equations of motion, the developed controller is less model dependent or completely model-free. The robust part of AFSMC is extended in order to establish synchronization behavior among the agents, their robustness against time delay and switching communication network topology. The simulation results show that, despite the aforementioned problems, the controlled system is robust against them, its performance in stability, regulation and tracking is satisfactory, as well. In addition, the enhanced AFSMC method in this thesis improves the properties corresponding to the transient part of the response in comparison with classical AFSMC.