دانلود مقاله طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت روبات کشسان مفصل
دانلود مقاله ورد در مورد طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت روبات کشسان مفصل
برای خرید آنلاین این مقاله، اینجا کلیک کنید
توضیحات این مقاله:
وبسایت مکاله اقدام به ارائه پروژه ای با فرمت ورد، برای رشته های مهندسی برق، مکانیک، مهندسی کامپیوتر، ذمهندسی مهندسی رباتیک و مکاترونیک و هوش مصنوعی ، با عنوان طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت روبات کشسان مفصل ، نموده است. برای آشنایی بیشتر با این پروژه میتوانید ابتدا خلاصه آن را از لینک زیر دانلود نموده و پس از حصول اطمینان و با در دست داشتن کارت عابر بانک + رمز دوم (رمز اینترنتی) مقاله را خریداری و بلافاصه دانلود نمایید.
مشخصات این مقاله :
عنوان: طراحی و پیاده سازی کنترلگر موقعیت روبات کشسان مفصل
فرمت: ورد (تایپ شده با قابلیت ویرایش)
تعداد صفحات: 157
فهرست مطالب :
فهرست مطالب أ
فهرست اشكال د
فهرست جداول ز
1- مقدمه 1
1-1- جايگاه روباتهاي كشسان‌مفصل در مهندسي كنترل 1
1-2- مشكلات كنترل روباتهاي كشسان‌مفصل 3
1-3- كنترل با وجود محدوديت دامنه 4
1-4- نوآوريهاي اين پژوهش 6
1-5- نماي كلي رساله 7
2- مروري بر پژوهشهاي قبلي و بيان چالشها 9
2-1- كنترل روباتهاي كشسان‌مفصل 9
2-1-1- پژوهشهاي اوليه 10
2-1-2- ادامة خط اوليه 12
2-1-3- ارتقاي مدل 14
2-1-4- پيشنهادات مختلف براي كنترل 15
2-1-5- كميت‌هاي فيدبك شده و تقليل اندازه‌گيري‌ها 15
2-1-6- كنترل تطبيقي 17
2-1-7- كنترل مقاوم و پايداري 18
2-1-8- پياده‌سازي عملي 20
2-1-9- جمعبندي و بيان چالشها 22
2-2- مسئلة اشباع عملگر و روشهاي برخورد با آن 22
2-2-1- مشكلات ناشي از اشباع 23
2-2-2- روشهاي عمومي برخورد با مسئلة اشباع 25
2-2-3- روشهاي بهينه و مقاوم در برخورد با اشباع 26
2-2-4- روشهاي تعديلي 27
2-2-5- مسئلة اشباع در روباتها 29
3- حلقة ناظر فازي، روشي براي برخورد با مسئله اشباع عملگر 32
3-1- بيان مسئله 33
3-2- معرفي روش 35
3-3- مزاياي روش پيشنهادي 37
3-4- استفاده از حلقة ناظر بر روي دو سيستم عمومي 39
3-4-1- سيستم ناپايدار دو ورودي-دو خروجي 40
3-4-2- سيستم داراي تأخير 43
3-5- نكات عملي در طراحي 46
4- مسئلة اشباع در FJR و استفاده از روش حلقة ناظر براي برخورد با آن 48
4-1- مدلسازي روباتهاي كشسان‌مفصل 48
4-1-1- كنترل تركيبي و رويكرد روية ناوردا براي كنترل FJR ها 53
4-2- استفاده از حلقة ناظر در ساختار تركيبي براي FJR 57
4-3- بررسي عملكرد روش ارائه شده با شبيه‌سازي 58
4-4- اثبات پايداري براي ساختار «تركيبي + ناظر» 62
4-4-1- پايداري زير سيستم تند 64
4-4-2- لم‌هاي مورد نياز براي اثبات پايداري 67
4-4-3- اثبات پايداري سيستم كامل 71
5- نگاه دوم: روشهاي بهينة H و H2 براي مقابله با اثرات اشباع در FJR 76
5-1- طراحي با رويكرد حساسيت مخلوط 79
5-2- طراحي با رويكرد H2 /H 81
5-3- بررسي كارايي روشهاي ارائه شده 82
6- پياده‌سازي عملي 90
6-1- معرفي مجموعة آزمايشگاهي ساخته شده 91
6-1-1- سخت‌افزار الكترومكانيكي 91
6-1-2- نرم‌افزار 95
6-2- مدل پارامتريك سيستم 98
6-3- تخمين پارامترهاي سيستم 100
6-4- نتايج پياده‌سازي 104
6-4-1- كنترل تركيبي 107
6-4-2- كنترل تركيبي تحت نظارت ناظر فازي 109
7- نتايج و تحقيقات آتي 114
پيوست الف: كنترل تركيبي و رويكرد روية ناوردا براي FJR چند محوره 118
پيوست ب: طراحي كنترل بهينة چند‌منظوره مبتني بر نرم H با تبديل به LMI 127
پيوست ج: راهنماي كار با جعبه‌ابزار زمان حقيقي نرم‌افزار MATLAB 132
پيوست د: راهنماي فني روبات خواجه‌نصير 137
پيوست هـ : نتايج بيشتري از پياده‌سازيها 140
واژه‌نامه انگليسي به فارسي 145
واژه‌نامه فارسي به انگليسي 146
مقالات استخراج شده از اين پژوهش 147
مراجع 149
فهرست اشكال
شكل 1 1- بازوي ايستگاه فضايي بين‌المللي 3
شكل 1 2- دست 4 انگشتي DLR و ميكرو‌هارمونيك‌درايو به كار رفته در آن 3
شكل 2 1- ساختار ارائه شده در مقالة [108] براي مقابله با اشباع 28
شكل 3 1- سيستم حلقه بسته 34
شكل 3 2- ساختار حلقه بسته با حضور حلقة ناظر 34
شكل 3 3- تعريف متغيرهاي زباني براي دامنة سيگنال كنترل 36
شكل 3 4- تعريف متغيرهاي زباني براي مشتق سيگنال كنترل 36
شكل 3 5- تعريف متغيرهاي زباني براي بهرة ضرب شده در خطا 36
شكل 3 6- نگاشت غير خطي معادل با منطق مورد استفاده 38
شكل 3 7- خروجيها در حالت Sat 41
شكل 3 8- خروجي اول در دو شبيه‌سازي Fuz و NoSat 42
شكل 3 9- خروجي دوم در دو شبيه‌سازي Fuz و NoSat 42
شكل 3 10- مقدار بهره در شبيه‌سازي Fuz 42
شكل 3 11- خروجي سه حالت NoSat، Sat و Fuz براي ورودي مرجع با دامنة 5/0 44
شكل 3 12- خروجي سه حالت NoSat، Sat و Fuz براي ورودي مرجع با دامنة 7/0 44
شكل 3 13- خروجي سه حالت NoSat، Sat و Fuz براي ورودي مرجع با دامنة 9/0 44
شكل 3 14- مقدار بهرة اعمال شده توسط ناظر براي ورودي مرجع با دامنة 9/0 45
شكل 3 15- اثر حلقة ناظر بر دامنة كنترل براي ورودي مرجع با دامنة 9/0 45
شكل 4 1- روبات كشسان‌مفصل يك درجه آزادي 53
شكل 4 2- ساختار كنترل تركيبي براي FJR 57
شكل 4 3- نحوة استفاده از حلقة ناظر براي FJR 58
شكل 4 4- رديابي در حالت NoSat، بدون محدوديت عملگر و بدون ناظر 60
شكل 4 5- ناپايداري ناشي از اشباع با كران = 830 در حالت Sat 60
شكل 4 6- رديابي در حالت Fuz با كران اشباع به اندازة = 830 61
شكل 4 7- مقدار در حالت Fuz با كران اشباع به اندازة = 830 61
شكل 5 1- نمودار حلقه بستة سيستم با عدم قطعيت ضربي در ورودي 78
شكل 5 2- چگونگي وزن‌دهي سيگنالها براي مسئلة حساسيت مخلوط 79
شكل 5 3- مدلهاي شناسايي شده (P1 تا P20) و مدل نامي P0 83
شكل 5 4- چگونگي اختيار كران بالاي عدم قطعيت 84
شكل 5 5- نمودارهاي بود دو كنترلگر 86
شكل 5 6- رديابي براي ورودي مرجع سينوسي با = 12 87
شكل 5 7- سيگنال كنترل براي ورودي مرجع سينوسي با = 12 88
شكل 5 8- ناپايداري رويكردهاي مختلف براي محدوديت دامنة = 9 88
شكل 6 1- تصوير روبات مورد استفاده 90
شكل 6 2- چگونگي عملكرد هارمونيك درايو 91
شكل 6 3- نمودار بلوكي روبات مورد استفاده 92
شكل 6 4- تصوير مفصل كشسانِ ساخته شده 94
شكل 6 5- مدل بلوكي بازوها 95
شكل 6 6- مدل مورد استفاده براي اعمال ولتاژ به موتور دوم 96
شكل 6 7- مدل مورد استفاده براي خواندن كدگذار سوم 97
شكل 6 8- بازوي يك درجه با جعبه دنده 98
شكل 6 9- دياگرام بلوكي ديناميك بازوي يك محوره 99
شكل 6 10- زاوية اندازه‌گيري شدة بازوي دوم و مقدار شبيه‌سازي شدة آن 103
شكل 6 11- زاوية اندازه‌گيري شدة موتور دوم و مقدار شبيه‌سازي شدة آن 103
شكل 6 12- كنترل حلقه بستة PD براي بازوي دوم با اندازه‌گيري مكان عملگر 104
شكل 6 13- رفتار بازو با كنترل PD صلب براي ورودي سينوسي 105
شكل 6 14- كنترل حلقه بستة PD براي بازوي دوم با اندازه‌گيري مكان بازو 106
شكل 6 15- رفتار بازوي دوم با كنترل PD صلب با اندازه‌گيري مكان بازو 106
شكل 6 16- رفتار بازو با سوييچ كردن كنترل تركيبي و كنترل صلب 107
شكل 6 17- رفتار بازو با كنترل تركيبي با بهره بالا 108
شكل 6 18- دامنة كنترل در روش كنترل تركيبي 109
شكل 6 19- چگونگي پياده‌سازي منطق نظارت 109
شكل 6 20- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 20Sin(2t) براي نقطه كار 180 درجه 111
شكل 6 21- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال مربعي با دامنة 20 براي نقطه كار 0 درجه 112
شكل ب 1- دياگرام بلوكي مسألة مخلوط H2/H 127
شكل ج 1- چگونگي نصب كارت جديد 134
شكل ج 2- تنظيمات مربوط به بلوکهاي ورودي يا خروجي 134
شكل ج 3- تنظيم پارامترهاي شبيه سازي 135
شكل ج 4- تنظيم پارامترهاي زمان حقيقي 135
شكل ج 5- توليد کد C ، ارتباط با پورت ، اجراي برنامه 136
شكل د 1- نمايي از رابط كاربر برنامة FjrInit.exe 139
شكل ه 1- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 40Sin(2t) براي نقطه كار 180 درجه 140
شكل ه 2- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 20Sin(4t) براي نقطه كار 0 درجه 141
شكل ه 3- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال 20Sin(2t) براي نقطه كار 90- درجه 142
شكل ه 4- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال مربعي با دامنة 20 براي نقطه كار 0 درجه 143
شكل ه 5- اثر حلقة ناظر بر رديابي سيگنال مربعي با دامنة 20 براي نقطه كار 0 درجه – با ميرايي 144
فهرست جداول
جدول 2 1- اولين مقالات ارائه شده در مورد روباتهاي كشسان‌مفصل 10
جدول 2 2- مقالاتي كه خط اوليه را پي گرفته‌اند. 13
جدول 3 1- قواعد فازي 37
جدول 4 1- كران كمينة قابل قبول براي دو حالت Sat و Fuz 60
جدول 4 2- نرمهاي خطا براي دو حالت Sat و Fuz به ازاي مقادير مختلف 61
جدول 5 1- مقادير min براي وروديهاي مختلف 89
جدول 6 1-ضريب كشساني اندازه‌گيري شده براي نقطة كار 90 درجه 102
جدول 6 2-ضريب كشساني اندازه‌گيري شده براي نقطة كار 90- درجه 102
جدول 6 3-پارامترهاي شناسايي شده 102
جدول 6 4-پارامترهاي محاسبه شده 102
جدول د 1- مشخصات موتور اول 137
جدول د 2- مشخصات موتور دوم همراه با جعبه دنده 137
جدول د 3- مشخصات هارمونيك‌درايو 137
جدول د 4- مشخصات سيگنالهاي اعمال شده از رايانه به روبات 138
جدول د 5- مشخصات سيگنالهاي اندازه‌گيري شده توسط رايانه 138
بخشی از مقاله :
در این پژوهش مسئلة کنترل روبات کشسان‌مفصل با لحاظ محدودیت اشباع عملگر مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. بدین منظور با استفاده از دو رویکرد مختلف روشهایی برای حل آن ارائه شده است. در ادامه با استفاده از شبیه‌سازیهای مختلف عملکرد روشهای ارائه شده بررسی و سپس پایداری مقاوم ساختار پیشنهادی به صورت نظری اثبات شده است. در پایان صحت ادعاهای نظری با پیاده‌سازی عملی بر روی یک روبات کشسان‌مفصل دو درجه آزادی مورد تأیید قرار گرفته است.
در این پژوهش دو مجموعه نوآوری به انجام رسیده است. در مجموعة اول ابتدا یک روش کلی با عنوان «حلقة ناظر» برای برخورد با مسئلة اشباع ارائه شده است. این روش بر روی سیستمهای مختلفی پیاده شده تا نشان داده شود که مستقل از مدل میباشد. سپس یک ساختار کنترل ترکیبی همراه با حلقة ناظر برای روباتهای کشسان‌مفصل ارائه شده تا نشان داده شود که روش ارائه شده برای کاربرد اصلی مورد نظر پروژه (یعنی روبات کشسان‌مفصل) عملکرد مناسبی را در حضور اشباع ایجاد می‌کند. در ادامة این پژوهش به اثبات نظری پایداری برای ساختار «ترکیبی + ناظر» پرداخته‌ایم. سپس برای اینکه قابلیت پیاده‌سازی روش ارائه شده نشان داده شود آن را بر روی یک روبات کشسان‌مفصل که در راستای همین پژوهش طراحی و ساخته شده است پیاده نموده‌ایم.
مجموعه نوآوری دوم ارائة رویکرد دیگری برای مقابله با اثرات اشباع در روباتهای کشسان‌مفصل بر پایة روشهای بهینة چند منظوره مبتنی بر نرمهای H٢ و H است. در این روشها برای مقاوم بودن کنترلگر از بهینه‌سازی H سود جسته و برای کم کردن دامنة کنترل و جلوگیری از اشباع عملگر، نرم سیگنال کنترلی نیز در فرایند بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است. برای طراحی عددی از تبدیل مسئله به LMI و روشهای عددی متناظر با آن استفاده شده است. همچنین جهت نشان دادن کاراییِ روش در عمل، پیاده‌سازی آن بر روی روبات مذکور انجام پذیرفته است.
کلمات کلیدی: روبات کشسان‌مفصل، اشباع عملگر، کنترل ترکیبی، حلقة ناظر، روش کنترل H٢/H∞، منطق فازی.
توجه :
این مقاله به صورت کامل و با فرمت ورد (تایپ شده و با قابلیت ویرایش) آماده خرید اینترنتی و دانلود آنی میباشد.
برای خرید آنلاین این مقاله، اینجا کلیک کنید