دانشگاه شیراز 

دانشکده‌ی مهندسی مکانیک

پایان نامه‌ی 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

 استاد راهنما

دکتر محمد اقتصاد

 

چکیده

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

 فهرست مطالب

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 بندی روبات ها 7

١-٢-١- دسته بندی از نظر درجه آزادی.. 7

١-٢-٢- دسته بندی روبات ها از نظر نیروی محرکه. 7

١-٢-٣-  دسته بندی از نظر فضای کاری.. 8

١-٢-۴-  دسته بندی از نظر هندسی.. 9

١-٢-۵-  روبات های سریال و موازی.. 9

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

١-٢-۵-٢- روبات موازی هگزا 20

١-٣- پیشینه تحقیق.. 22

١-۴- هدف پایان نامه. 24

١-۵- 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

٢-۴- سینماتیک روبات ها 36

٢-۴-١- حل مسأله سینماتیک مستقیم.. 38

٢-۴-٢- مسأله سینماتیک معکوس…. 39

٢-۵- سرعت انتقالی و دورانی جسم.. 39

٢-۵-١- ماتریس ژاکوبین.. 40

٢-۶- بررسی و حل مسأله سینماتیک معکوس در روبات هگزا 42

٢-۶-١- ساختار روبات موازی هگزا 42

٢-۶-٢- 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

٣-٢-۴- 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

۴–١– مقدمه. 63

۴–٢– تعریف همزمان سازی.. 64

۴-٣- خطای همزمان سازی و موقعیت مرکب در روبات هگزا 65

فصل پنجم: کنترل روبات هگزا و اثبات پایداری آن.. 69

۵–١- تئوری پایداری لیاپانوف… 70

۵–١–١– روش مستقیم لیاپانوف… 72

۵–٢- قضایای معکوس لیاپانوف… 73

۵–٣- کنترل تطبیقی.. 73

۵–٣- ١- دسته بندی تکنیک های کنترل تطبیقی.. 75

۵–۴– کنترل مد لغزشی.. 76

۵–۴–١–  مقدمه. 76

۵–۴–٢– تعریف مد لغزشی و سطح لغزشی.. 77

۵–۴–٣– طرح کنترلی.. 78

۵-۴-٣-١-  مبانی تئوریک…. 80

۵-۴-۴- کنترل مد لغزشی زمان محدود. 82

۵–۴–۴–١– کنترل مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا 84

۵–۵– کنترل فازی.. 86

۵–۵–١– مقدمه. 86

۵–۵–٢– مجموعه های کلاسیک، مجموعه های فازی و منطق فازی.. 86

۵–۵–٢–١– محدودیت های مجموعه های کلاسیک…. 86

۵–۵–٢–٢– مجموعه های فازی.. 88

5-5-2-3- عملگرهای منطق فازی.. 92

۵–۵–٣– فازی سازی.. 93

   ۵–۵–۴–  قوانین فازی.. 93

۵–۵–۴–١–  قوانین فازی ممدانی.. 94

۵–۵–۵– استنتاج فازی.. 95

۵–۵–۶– غیرفازی سازی.. 96

۵–۵–۶–١– غیرفازی ساز عمومی.. 97

۵–۵–۶–٢– غیرفازی ساز مرکز سطح.. 97

۵–۵–٧– ساختارکنترل 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

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد 

نظرات شما عزیزان: