طراحی کنترل کننده?hغیرخطی برای رباتهای انعطاف پذیر
چکیده
کنترل کننده های مقاوم مانند h? غیر خطی یکی از ابزارهای مفید در زمینه کنترل ربات های صنعتی و انعطاف پذیر می باشد که بدلیل قابلیت های منحصر به فرد آن همواره مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. دراین پایان نامه با ارائه مدلهای فضای حالت برای ربات های انعطاف پذیر طراحی کنترل کننده h? غیر-خطی برای سیستم های آزمایشگاهی صورت گرفته است. در راستای تحقق این هدف ابتدا به کمک ایده های ابتکاری سیستم جامع آزمایشگاهی بصورت مجموعه ای از ربات های مفصل انعطاف پذیر، بازوی انعطاف پذیر و مفصل و بازوی انعطاف پذیر طراحی و پیاده سازی شد. البته در این مجموعه بخش های انعطاف-پذیر بطور عمد با ضرایب کم انتخاب شده اند. این سیستم آزمایشگاهی ازدو بخش الکترو- مکانیکی و الکترونیکی- کامپیوتری تشکیل شده است. بخش الکترو- مکانیکی شامل بازو، کوپلینگ فنری و موتورگیربکس دار و بخش الکترونیکی- کامپیوتری شامل برد میکرو کنترلرها، درایور موتور pwm و ارتباط دهنده سریال هستند. در این مجموعه اطلاعات مربوط به موقعیت ها توسط سنسورهای تعبیه شده در محل های خاص به برد میکروکنترلری انتقال و سپس از طریق ارتباط سریال به کامپیوتر فرستاده می شوند. همچنین سیگنال کنترل بر اساس قانون کنترل، توسط برنامه کامپیوتری محاسبه شده و سپس از طریق ارتباط سریال به میکروکنترلر درایور موتور ارسال می شود. یکی دیگر از دستاورهای این پایان نامه ارائه روشی تجربی به منظور کاستن ازاثر اصطکاک کولمب و لقی چرخ دنده ها به کمک یک سیگنال مربعی متقارن می باشد. نتایج آزمایش ها نشان داده اند که در نتیجه اعمال این سیگنال اختلاف مدل طراحی با مدل واقعی سیستم کاهش یافته است. یکی از مسائلی که همواره استفاده از کنترل کننده h? غیر خطی را محدود می سازد یافتن جواب معادله دیفرانسیل hji است. در این پایان نامه با ایجاد تغییراتی در فرض های این تئوری امکان رسیدن به جواب حل مسئله hji برای ضرایب تضعیف کوچکتر بصورت انتخابی افزایش داده شد. همچنین با تعریف ورودی های مجازی برای سیگنال های اغتشاش که بصورت حاصلضرب ظاهرمی شوند، معادلات اغتشاش بصورت درجه اول از بردار اغتشاش بیان می-شوند. در بخشی از این پژوهش روش فیدبک خطی ساز که در حالت کلی برای ربات مفصل انعطاف پذیر با مدل کوپلینگ فنر- دمپر قابل استفاده نبود، با اعمال فرض های مناسبی ارائه گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی و آزمایش ها نشان می دهند که کنترل-کننده h? غیر خطی با مدلهای فضای حالت ارائه شده برای سیستم-های انعطاف پذیر به همراه سیگنال کاهنده اثراصطکاک کولمب ولقی چرخ دنده ها علاوه بر عملی بودن قادر است با ایجاد پایداری فرمان های ورودی را در محدوده عملیاتی مناسبی با دقت کافی ردیابی نماید. همچنین نتایج نشان می دهند که افزودن جمله مد لغزشی به کنترل کننده h? غیر خطی در حالت کلی در عمل موجب افزایش پایداری و بهبود عملکرد آن می شود.