مدل سازی و کنترل ربات متحرک چرخدار چند بخشی
چکیده
به موازات توسعه ی استفاده از ربات های متحرک خودکار در صنعت، تحقیقات در این زمینه در حال گسترش است. ربات های چند بخشی متشکل از واحد های فعال و غیرفعال، دسته ای از ربات های متحرک محسوب می شوند، که به علت ساختار ویژه مورد توجه محققین قرار گرفته اند. ربات های چرخدار از جمله ی پرکاربردترین دسته از این سیستم ها می باشند. در بسیاری از این سیستم ها شرایطی برقرار است که آزادی حرکت مجموعه را محدود می کند و اصطلاحاً قیدهای سینماتیکی حاکم می باشند. ربات های چرخدار با فرض غلتش بدون لغزش چرخ ها از جمله ی سیستم های مقید به قیدهای غیرهولونومیک به حساب میآیند. وجود قیدهای غیرهولونومیک در سیستم ها منجر به افزایش پیچیدگی هایی در مدل سازی و کنترل سیستم ها می شود که مورد بحث بسیاری از محققین قرار گرفته است. اهمیت کنترل سیستمهای غیرهولونومیک به خاطر مباحث جذاب و کاربردهای فراوان آن در صنعت، روز به روز افزوده میشود که وسعت تحقیقات و پژوهش های انجام شده در این زمینه به خوبی نمایان گر این واقعیت می باشد. در این پژوهش، ابتدا به مدل سازی ربات های متحرک چرخدار چند بخشی دارای n تریلر می پردازیم. سپس این مدلسازی در حضور عدمقطعیت های سینماتیکی و سینتیکی استخراج گردیده است. در ادامه، کنترلر هیبرید سینماتیکی و ناوابسته به مدل دینامیکی برای مسئله پایدارسازی حول یک وضعیت مطلوب ربات به همراه یک تریلر طراحی شده و نتایج پیادهسازی تجربی ارائه گردیده است. سپس کنترل سیستمهای غیرهولونومیک در حضور عدمقطعیتهای سینماتیکی (مانند لغزش چرخ ها و عدم قطعیت های پارامتری در مدل سینماتیکی) و سینتیکی (عدم قطعیت های پارامتری و اثرات سینتیکی اختلالات سینماتیکی) و همچنین اغتشاشات خارجی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور کنترلرهای مقاوم تطبیقی برای مسئله تعقیب مسیرهای حرکت زمانی مرجع برای دسته بزرگی از وسایل نقلیهی غیرهولونومیک شامل رباتهای دارای n تریلر طراحی گردیده و نتایج پیادهسازی تجربی بر روی ربات به همراه یک تریلر ارائه شده است. در ادامه یک الگوریتم کنترلی غیرمبتنی بر مدل به منظور کاهش حجم محاسبات کنترلی برای ربات چرخدار پیشنهاد شده است. تحلیل پایداری کلیه الگوریتمهای کنترلی به روش لیاپانوف ارائه گردیده است. مقایسه الگوریتمهای کنترلی ارائه شده با الگوریتمهای کنترلی دیگر به منظور بررسی کارایی روشهای ارائه شده انجام پذیرفته است. طراحی و ساخت سیستم آزمایشگاهی ربات متحرک دارای یک تریلر به منظور پیادهسازی الگوریتمهای کنترلی طراحی شده نیز انجام و گزارش شده است. نتایج بدست آمده کارایی روشهای کنترلی پیشنهاد شده را نشان می دهد.