25341

طراحي كنترل‌كننده پيش‌بين مدل تطبيقي به منظور اجتناب از برخورد با موانع و مقاوم در برابر لغزش براي پايه متحرك ربات اسكات

ارشد

مهندسي مكانيك

1399/10/28

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

مكانيك

كنترل پايه¬هاي متحرك چرخ‌دار از مباحث اصلي در رباتيك به جهت اهميت بسترهاي متحرك براي حمل بازوهاي مكانيكي مي¬باشند. براي كنترل دقيق يك ربات متحرك نياز است كه رابطه دقيق بين ورودي‌ها و خروجي‌ها به دست آورده شود كه مستلزم داشتن مدل دقيق آن ربات در شرايط واقعي هست. در بسياري از مقالات شرايط ايده¬ال فرض شده است و عوامل محيطي همچون لغزش و ديگر اغتشاشات در نظر گرفته نشده¬اند. از سويي ديگر كنترل هوشمندانه ربات بايد به‌گونه‌اي باشد كه ربات به‌طور خودكار موانع را تشخيص بدهد و با توجه به شرايط محيط آن‌ها را پشت سر بگذارد. ساختار كنترلي كه همانند انسان بتواند با در نظر گرفتن مدل و خروجي‌هاي گذشته، رفتار سيستم را در مقابل تغييرات ورودي پيش‌بيني كند، مي‌تواند براي ربات‌هاي متحرك چرخ‌دار بسيار كارآمد باشد. كنترل پيش‌بين مدل يكي از قوي‌ترين كنترل‌هايي است كه در سال‌هاي اخير به دليل قابليت پيش‌بيني خروجي بر پايه مدل سيستم موردتوجه قرارگرفته است. كنترل پيش‌بين به‌صورت لحظه‌اي با در نظر گرفتن موقعيت فعلي و گذشته ربات و با در نظر گرفتن قيود مساله ورودي بهينه را به دست مي‌آورد. اين محاسبات لحظه‌اي براي مدل‌هاي غيرخطي طولاني و زمان‌بر است از طرفي خطي سازي مدل‌هاي غيرخطي متغير بازمان پيچيدگي‌هاي خاص خود را دارد. در پايان¬نامه پيش رو، تأثير لغزش‌هاي جانبي و طولي در معادلات ربات لحاظ شده است. براي كاهش حجم محاسبات كنترل پيش‌بين، معادلات سينماتيكي سيستم از روش خطي سازي پي‌درپي انجام شده است و با استفاده از قابليت پيش‌بيني ربات روشي ارائه شده تا كنترل‌كننده به‌طور خودكار هنگام مواجه با مانع مسيري انحرافي براي دور زدن آن ارائه دهد. سپس سرعت¬هاي مطلوب ربات براي طي كردن مسير مرجع به عنوان مرجع به كنترل ديناميكي معرفي شد. كنترل ديناميكي ارائه شده كنترل مقاوم مود لغزشي مي¬باشد كه براي حل مشكل چترينگ به شكل انتگرال¬گير و تطبيقي ارائه شده است.

1400/07/20

Adaptive and Robust model predictive controller design to avoid collisions with obstacles and subject to wheel slip for Scott robot mobile base

1/18/2022 12:00:00 AM

Control of wheeled mobile bases is one of the main topics in robotics due to the importance of moving bases for carrying mechanical arms. For precise control of a mobile robot, it is necessary to obtain the precise relationship between inputs and outputs, which requires having an accurate model of the robot in real conditions. In many articles, conditions are assumed to be ideal and environmental factors such as slippage and other disturbances are not considered. On the other hand, the intelligent control of the robot should be such that the robot automatically detects obstacles and overcomes them according to environmental conditions. A human_like control structure that can predict system behavior by considering the system's model and past outputs, can be very efficient for wheeled mobile robots. Model predictive control is one of the strongest controllers that has become increasingly popular over recent years due to the ability to predict output based on the system model. The model predictive controller optimizes a cost function continuously by considering the current and past position of the robot and considering the constraints of the problem. These calculations are long and time consuming for nonlinear models. On the other hand, the linearization of variable nonlinear models has its own complexities. In the present dissertation, the effect of lateral and longitudinal slips in the robot equations is considered. To reduce the volume of predictive control calculations, the system's kinematic equations have been performed using a continuous linearization method. Then by using the controller's predictability, a way has been provided for the robot to automatically provide a detour when it encounters an obstacle. Then, the robot's optimal speeds for passing the reference path were introduced as a reference to dynamic control. The proposed dynamic controller is an SMC controller that is presented in an integrative and adaptive way to solve the Chattering problem.

كنترل پبش بين مدل مقاوم تطبيقي , اجتناب از برخورد با مانع , ربات متحرك چرخ دار , جلوگيري از برخورد با مانع

Adaptive robust model predictive control , Obstacle avoidance , Wheeled mobile robot , Slip avoidance