%37تخفیف

دینامیک وکنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا با استفاده از خطای همزمان سازی

تعداد 143 صفحه  درword

کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی مکانیک

(طراحی کاربردی)

دینامیک وکنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا با استفاده از خطای همزمان سازی

 

توسعه و افزایش تولید صنایع و در پی آن رشد اقتصادی و اجتماعی یک جامعه در قرن جدید، با خودکار کردن روندهای تولید گره خورده است. روبات ها یکی از اجزای اصلی خودکار ساختن صنایع می باشند. پس از استفاده فراوان از روبات های سریال در صنایع و انجام پژوهش های پایه ای بر روی طراحی و کنترل آن ها در دو دهه اخیر، توجه پژوهشگران به ساختار روبات های موازی جلب شده است. یکی از آخرین طراحی های مورد توجه در بین روبات های موازی، روبات موازی هگزا است که موضوع مورد بررسی در این پایان نامه نیز بوده است. در این پایان نامه به حل تحلیلی مسأله سینماتیک معکوس، دینامیک لاگرانژی و کنترل روبات هگزا با استفاده از خطای همزمان سازی می پردازیم. در نهایت به اثبات پایداری کنترلر بر اساس تئوری پایداری لیاپانوف و بررسی عملکرد کنترلر در تعقیب مسیرهای مختلف با تغییر پارامترهای کنترلی می پردازیم.

واژگان کلیدی: سینماتیک معکوس-  ماتریس ژاکوبین-  دینامیک لاگرانژی-  خطای همزمان سازی و خطای موقعیت مرکب-  کنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود-  تابع لیاپانوف

عنوان                                                                                                     صفحه

فصل اول:تاریخچه پژوهش های پیشین و مقدمه ای بر روبات های موازی 1

1-1- تاریخچه تکامل روبات ها 2

١-٢- دسته بندي روبات ها 7

١-٢-١- دسته بندي از نظر درجه آزادي 7

١-٢-٢- دسته بندي روبات ها از نظر نيروي محركه 7

١-٢-٣-  دسته بندي از نظر فضاي كاري 8

١-٢-٤-  دسته بندي از نظر هندسي 9

١-٢-٥-  روبات هاي سريال و موازي 9

1-2-5-1- نگاهی بر تاریخچه روبات های موازی 13

١-٢-٥-٢- روبات موازي هگزا 20

١-٣- پیشینه تحقیق 22

١-٤- هدف پایان نامه 24

١-٥- فصل های پایان نامه 25

فصل دوم: سینماتیک روبات هگزا 26

   ٢-١ -مقدمه 27

٢-٢ -وضعیت دو دستگاه مختصات نسبت به یکدیگر 27

٢-٢-١ مکان 27

٢-٢-٢- جهت گیری 28

٢-٢-٣- چارچوب (دستگاه مختصات) 31

2-2-4- نگاشت از یک چارچوب به چارچوب دیگر 31

2-3- تبدیل های دوران 33

2-3-1- زوایای 33

٢-٣-٢- زوایای اویلر 35

٢-٤- سینماتیک روبات ها 36

٢-٤-١- حل مسأله سینماتیک مستقیم 38

٢-٤-٢- مسأله سینماتیک معکوس 39

٢-٥- سرعت انتقالی و دورانی جسم 39

٢-٥-١- ماتریس ژاکوبین 40

٢-٦- بررسی و حل مسأله سینماتیک معکوس در روبات هگزا 42

٢-٦-١- ساختار روبات موازی هگزا 42

٢-٦-٢- حل مسأله سینماتیک معکوس در روبات موازی هگزا 45

فصل سوم: مدلسازی دینامیکی روبات هگزا 49

٣-١- روش لاگرانژ 50

٣-١-١- آشنایی با لاگرانژین یک سیستم دینامیکی 50

٣-٢- دینامیک روبات هگزا 52

٣-٢-١- انرژی جنبشی صفحه متحرک 52

٣-٢-١-١- انرژی جنبشی صفحه متحرک روبات هگزا ناشی از جابجایی خطی 53

٣-٢-١-٢- انرژی جنبشی صفحه متحرک روبات هگزا ناشی از دوران 53

٣-٢-١-٣- انرژی جنبشی کل صفحه متحرک روبات هگزا 54

٣-٢-٢- انرژی پتانسیل صفحه متحرک روبات هگزا 54

٣-٢-٣- لاگرانژین صفحه متحرک روبات هگزا 55

٣-٢-٤- انرژی جنبشی بازوی  ام روبات هگزا 55

3-2-5- انرژی پتانسیل بازوی  روبات هگزا 56

3-2-6- لاگرانؤین بازوهای روبات 56

٣-٢-٧- انرژی جنبشی میله  ام روبات هگزا 56

٣-٢-٧-١– تحلیل سرعت میله  ام روبات هگزا 56

٣-٢-۸- انرژی پتانسیل میله  ام روبات هگزا 58

٣-٢-۹- لاگرانژین میله های روبات هگزا 58

٣-٢-١۰- به دست آوردن معادلات دینامیکی روبات هگزا 58

٣-٢-١١- خواص معادله دینامیک حاکم بر روبات 59

٣-٢-١١-١- ماتریس جرم 59

٣-٢-١١-۲- ماتریس نیروی کوریولیس و جانب به مرکز 60

٣-٢-١١-٣- بردار گرانش 60

٣-٢-١١-۴- پادمتقارن بودن ماتریس 60

٣-٢-١١-۵- خطی بودن بر حسب پارامترها 60

فصل چهارم: همزمان سازی سیستم های دینامیکی 62

٤١– مقدمه 63

٤٢ تعریف همزمان سازی 64

٤-٣- خطای همزمان سازی و موقعیت مرکب در روبات هگزا 65

فصل پنجم: کنترل روبات هگزا و اثبات پایداری آن 69

٥١- تئوری پایداری لیاپانوف 70

٥١١– روش مستقیم لیاپانوف 72

٥٢- قضایای معکوس لیاپانوف 73

٥٣- کنترل تطبیقی 73

٥٣- ١- دسته بندی تکنیک های کنترل تطبیقی 75

٥٤ کنترل مد لغزشی 76

٥٤١ مقدمه 76

٥٤٢– تعریف مد لغزشی و سطح لغزشی 77

٥٤٣– طرح کنترلی 78

٥-٤-٣-١-  مبانی تئوریک 80

٥-٤-٤- کنترل مد لغزشی زمان محدود 82

٥٤٤١– کنترل مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا 84

٥٥– کنترل فازی 86

٥٥١– مقدمه 86

٥٥٢– مجموعه های کلاسیک، مجموعه های فازی و منطق فازی 86

٥٥٢١– محدودیت های مجموعه های کلاسیک 86

٥٥٢٢مجموعه های فازی 88

5-5-2-3- عملگرهای منطق فازی 92

٥٥٣– فازی سازی 93

   ۵٥٤–  قوانین فازی 93

٥٥٤١  قوانین فازی ممدانی 94

٥٥٥– استنتاج فازی 95

٥٥٦غیرفازی سازی 96

٥٥٦١غیرفازی ساز عمومی 97

٥٥٦٢غیرفازی ساز مرکز سطح 97

٥٥٧ساختارکنترل فازی 98

5-5-7-1- قوانین فازی و استنتاج فازی 102

5-5-7-2- غیر فازی سازی 104

5-5-8- کنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا و اثبات پایداری آن 105

5-5-8-1- مقدمه 105

5-5-8-2- کنترل مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا 106

5-5-8-3- کنترل فازی مد لغزشی زمان محدود 108

5-5-8-4- کنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود 112

5-6- نتایج عملی کنترل مدار بسته برای روبات هگزا 116

5-6-1- جابجایی صفحه متحرک در جهت . 117

5-6-2- دوران صفحه متحرک حول محور . 120

5-6-3 جابجایی صفحه متحرک در جهت . 123

5-6-4- حرکت روی مسیر دایره ای در صفحه عمود بر   126

5-6-5- بررسی اثر تغییرات پارامتر  بر روی کارایی کنترلر در مسیر شماره 1 129

5-6-6- بررسی اثر تغییرات پارامتر برروی کارایی کنترلر در مسیر شماره 2 130

5-6-7- بررسی عملکرد کنترلر در حضور اغتشاشات در مسیر شماره 3 133

5-6-8- بررسی تأثیر چگونگی تعریف ماتریس انتقال همزمان سازی، ، بر کارایی کنترلر در مسیر شماره 1 136

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها 138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

عنوان و شماره

صفحه

جدول شماره ی١-١- مشخصات عملكرد برخي از روبات هاي سريال12

جدول شماره ی١-٢- مروری بر خواص روبات های موازی و سریال14

جدول شماره ی١-٣- مقایسه سه نوع روبات موازی مختلف22

جدول شماره ی٥-١- بررسی کارایی کنترلر روبات هگزا با تغییرات پارامتر 129

جدول شماره ی ٥-٢- بررسی کارایی کنترلر روبات هگزا در تعقیب مسیر بازوی شماره 1 با تغییرات پارامتر 130

جدول شماره ی ٥-٣- بررسی کارایی کنترلر روبات هگزا در تعقیب مسیر بازوی شماره 3 با تغییرات پارامتر 130

جدول شماره ی ٥-۴- بررسی کارایی کنترلر روبات هگزا در تعقیب مسیر بازوی شماره 5 با تغییرات پارامتر 131

جدول شماره ی ٥-٥- بررسی کارایی کنترلر روبات هگزا هنگامی که ماتریس انتقال همزمان سازی بر اساس خطای دو بازوی مجاور تعریف می گردد136

جدول شماره ی ٦-٥- بررسی کارایی کنترلر روبات هگزا هنگامی که ماتریس انتقال همزمان سازی بر اساس خطای  بازوی مجاور تعریف می گردد140

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

عنوان

صفحه

شکل ١-١- نمونه طراحی های الجزری، سال ١٢٠٠ میلادی 3

شکل ١-٢- موتور بخار جیمز وات، قرن ١٨ میلادی 4

شکل ١-٣- صحنه ای از فیلم کارل کاپک، سال ١٩٢١4

شکل ١-٤- روبات Unimate كارخانه فورد، سال ١٩٦١5

شکل١-٥- روبات موازی استوارت-گاف 10

شکل ١-٦- دستگاه تنفس مصنوعی، دانشگاه ماکئو چین، سال ٢٠٠٧11

شکل ١-٧-  نخستین طرح ثبت شده از روبات های موازی، سال ١٩٣٠13

شکل ١-۸- طرح سینمای متحرک، احتمالاً نخستین طرح از یک مکانیزم موازی، سال ١٩٣١14

شکل ١-۹- نمونه یک سیستم MAST، دانشگاه کاسل15

شکل ١-١۰- روبات گاف، ١٩٥٤، راست نمونه جدید روبات گاف، سال ٢٠٠٠ کارخانجات چوب دانلوپ16

شکل ١-١١- طرح استوارت برای شبیه ساز پرواز، سال ١٩٦٥17

شکل ١-١٢- اولین شبیه ساز پرواز بر پایه یک روبات شش پای موازی، دهه ١٩٦٠17

شکل ١-١٣- طرح روبات دلتا18

شکل١-١۴- روبات دلتا جهت برداشت وگذاشت سریع، محصول کارخانجات ABB19

شکل ١-١۵- راست روبات فرزکار دلتا، چپ روبات برداشت و نصب سریع ،محصول کارخانجات هیتاچی19

شکل ١-١٦- طرح روبات هگزا20

شکل ٢-١- نمایش یک بردار نسبت به یک دستگاه28

شکل ٢-٢- مکان و جهت گیری گیره روبات نسبت به پایه29

شکل ٢-٣- بیان یک بردار در دو دستگاه32

شکل ٢-٤- زوایای  ثابت33

شکل ٢-٥- بردار سرعت زاویه ای چارچوب  نسبت به چارچوب 39

شکل ٢-٦- مؤلفه های بردار سرعت زاویه ای    در چارچوب 40

شکل ٢-٧- معرفی اجزای روبات هگزا43

شکل ٢-٨- مکان قرار گرفتن مفاصل چرخشی روی پایه روبات44

شکل ٢-٩- نمای شماتیک یک زنجیره سینماتیک روبات هگزا47

شکل ٥-١- ساختار یک کنترلر خود تنظیم کننده مستقیم76

شکل ٥-٢- مسیر یک سیستم تحت کنترل مد لغزشی78

شکل ٥-٣- یک توصیف ممکن از مفهوم مبهم «جوانی» توسط یک مجموعه صریح87

شکل ٥-٤- یک توصیف ممکن از مفهوم مبهم «جوانی» توسط یک مجموعه فازی88

شکل ٥-٥- نمونه ای از تابع عضویت یک مجموعه فازی یگانه90

شکل ٥-٦- نمونه یک تابع فازی محدب91

شکل ٥-٧-  نمونه یک تابع فازی غیرمحدب91

شکل ٥-٨- نمونه هایی از چهار مجموعه فازی ورودی رایج در کنترل/مدلسازی فازی: (١)ذوزنقه- ای، (٢) مثلثی، (٣) گاوسی، و (٤) زنگوله ای شکل92

شکل ٥-٩- نمونه ای برای نشان دادن فازی سازی مجموعه های فازی93

شکل ٥-١٠-  نمایش گرافیکی تعریف روش استنتاج فازی کمینه ممدانی96

شکل ٥-١١- ساختار یک کنترلر فازی ممدانی تک ورودی-تک خروجی99

شکل ٥-١٢- نمایش چگونگی فازی سازی متغیرهای ورودی توسط مجموعه های فازی ورودی101

شکل ٥-١٣- نمونه مجموعه های فازی یگانه برای خروجی کنترلر فازی102

شکل ٥-١٤- مجموعه های فازی ورودی و خروجی کنترلر فازی مد لغزشی زمان محدود109

شکل ٥-١٥- ساختار یک کنترلر فازی مد لغزشی زمان محدود چند ورودی-چندخروجی111

شکل ٥-١٦-  ساختار یک کنترلر فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود چند ورودی-چندخروجی113

شکل ٥-١٧- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ١ روبات هگزا در مسیر شماره١117

شکل ٥-١۸- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۲ روبات هگزا در مسیر شماره١117

شکل ٥-١۹- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٣ روبات هگزا در مسیر شماره١118

شکل ٥-٢۰- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۴ روبات هگزا در مسیر شماره١118

شکل ٥-۲١- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۵ روبات هگزا در مسیر شماره١119

شکل ٥-۲۲- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٦ روبات هگزا در مسیر شماره١119

شکل ٥-۲٣- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ١ روبات هگزا در مسیر شماره۲120

شکل ٥-۲۴- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۲ روبات هگزا در مسیر شماره۲120

شکل ٥-۲۵- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٣ روبات هگزا در مسیر شماره۲121

شکل ٥-۲٦- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۴ روبات هگزا در مسیر شماره۲121

شکل ٥-۲٧- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۵ روبات هگزا در مسیر شماره۲122

شکل ٥-۲۸- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٦ روبات هگزا در مسیر شماره۲122

شکل ٥-۲٩- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ١ روبات هگزا در مسیر شماره٣123

شکل ٥-٣۰- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۲ روبات هگزا در مسیر شماره٣123

شکل ٥-٣١- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٣ روبات هگزا در مسیر شماره٣124

شکل ٥-٣۲- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۴ روبات هگزا در مسیر شماره٣124

شکل ٥-٣٣- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۵ روبات هگزا در مسیر شماره٣125

شکل ٥-٣۴- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٦ روبات هگزا در مسیر شماره٣125

شکل ٥-٣۵- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ١ روبات هگزا در مسیر شماره۴126

شکل ٥-٣٦- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۲ روبات هگزا در مسیر شماره۴126

شکل ٥-٣٧- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره٣  روبات هگزا در مسیر شماره۴127

شکل ٥-٣۸- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۴ روبات هگزا در مسیر شماره۴127

شکل ٥-٣٩- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۵ روبات هگزا در مسیر شماره۴128

شکل ٥-۴۰- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٦ روبات هگزا در مسیر شماره۴128

شکل ٥-٤١- خطای تعقیب مسیر بازوهای روبات هگزا به ازای دو مقدار مختلف 129

شکل ٥-٤۲- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ١ و ٢ روبات هگزا به ازای دو مقدار مختلف 131

شکل ٥-٤٣- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٣ و ٦ روبات هگزا به ازای دو مقدار مختلف 132

شکل ٥-٤۴- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۴ و ۵ روبات هگزا به ازای دو مقدار مختلف 132

شکل ٥-٤۵- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ١ روبات هگزا در حضور اغتشاشات133

شکل ٥-٤٦- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۲ روبات هگزا در حضور اغتشاشات133

شکل ٥-٤٧- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٣ روبات هگزا در حضور اغتشاشات134

شکل ٥-٤۸- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۴ روبات هگزا در حضور اغتشاشات134

شکل ٥-٤٩- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ۵ روبات هگزا در حضور اغتشاشات135

شکل ٥-۵۰- خطای تعقیب مسیر بازوی شماره ٦ روبات هگزا در حضور اغتشاشات135

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دینامیک وکنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا با استفاده از خطای همزمان سازی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo