پایان نامه ارشد برق :کنترل کننده فازی برای ربوت دنبال کننده دیوار تحلیل پایداری

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش برق

با عنوان :کنترل کننده فازی برای ربوت دنبال کننده دیوار تحلیل پایداری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

کنترل کننده فازی برای ربوت دنبال کننده دیوار تحلیل پایداری

 

 

 

 

استاد راهنما

دکتر فریدون شعبانی نیا

 

 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده

 

کنترل کننده فازی برای ربوت دنبال کننده دیوار و تحلیل پایداری

 

به کوشش

نسیم پیکری

 

موضوع این رساله در ارتباط با مسئله طراحی کنترل کننده هوشمند-فازی نوع 1 و نوع 2- برای کنترل سینماتیک یک ربوت -دنبال کننده دیوار یا مسیر و حتی بازیکن-می باشد. در بحث مسیریابی از منحنی‏های بزیه استفاده شده است تا بتوان هر مسیری را به راحتی شبیه سازی کرد. در راستای طراحی کنترل کننده برای شبیه سازی مدل از قابلیت تقریب و مدلسازی فازی تاکاگی- سوگنو (T-S) استفاده شده و کنترل کننده‏هایی به فرم جبران‏سازی توزیع شده موازی (PDC) برای آن طراحی شده است. قوانین در کنترل کننده ها متناظر با قوانین استفاده شده برای مدل‏سازی هستند. در نهایت هم برای نوع 1 و هم برای نوع 2 کنترل کننده بایستی منتج به پایداری سیستم حلقه بسته گردد. با استفاده از مفهوم نظریه لیاپانوف مجموعه ای از نامساوی‏های ماتریسی خطی (LMI) برای تحلیل پایداری در نظر گرفته شده است و با استفاده از نرم افزار MATLAB این نامساوی‏ها حل شده اند.

 

واژگان کلیدی: کنترل کننده فازی نوع 1، کنترل کننده فازی نوع 2، کنترل کننده جبران‏سازی توزیع شده موازی ، مدل تاکاگی-سوگینو، ربات دنبال کننده، ربات سیار چرخ دار

 

فهرست مطالب

 

عنوان                                           صفحه

 

فصل اول

پیشگفتاری بر ربوت ها و کنترل………………… 2

1-1- مقدمه………………………. 2

1-2- حرکت در ربوت…………………. 3

1-3- ربوت های چرخ‏دار………………. 4

1-4- انواع ربوت های متحرک………….. 5

1-5- کنترل ربوت………………….. 6

 

فصل دوم

خصوصیات ساختاری مدل و سینماتیک ربوت سیار چرخ‏دار.. 14

2-1- مقدمه……………………… 15

2-2- سینماتیک های ربوت های متحرک چرخ دار 17

2-2-1- موقعیت ربوت……………. 17

2-2-2- تعریف چرخ ها…………… 19

2-2-2-1- چرخ های معمولی……….. 20

2-2-2-2-چرخ های سوئدی…………. 22

2-2-3- محدودیت های حرکت ربوت…… 23

2-3- سینماتیک و موقعیت……………. 34

2-3-1- مدل عمومی ربوت های متحرک چرخ دار   35

2-4- تحرک پذیری: قابلیت هدایت و قدرت مانور 36

2-5- پیکر بندی موتورها……………. 37

فصل سوم

بیان مسئله و مسیر‏یابی…………………….. 41

3-1- مقدمه……………………… 41

3-2- تحلیل موقعیت………………… 42

3-3- مدل ربوت سیار چرخ‏دار…………. 43

3-3-1- خطایابی در مدل سینماتیک…. 45

3-3-2- خطای ردیابی مسیر……….. 46

3-4- توسعه ی معادلات………………. 49

3-5- مدل سازی مسیر……………….. 51

3-5-1- اهداف مسیر…………….. 51

3-5-2-ایجاد منحنی…………….. 52

3-5-3- منحنی بزیه…………….. 52

3-5-4- محدودیت های شتاب گیری…… 56

3-5-5- بررسی جزییات مسیر نمونه…. 57

 

فصل چهارم

کنترل کننده های فازی نوع 1 و نوع 2 و تحلیل پایداری 64

4-1- مقدمه……………………… 64

4-2- مجموعه های کلاسیک و فازی……….. 64

4-3- مفاهیم اولیه و تعاریف مقدماتی از فازی نوع 1    66

4-3-1- چند تعریف-برش‌ها، تحدب و اعداد فازی- در منطق فازی……………………………………… 67

4-4- مقدماتی بر مجموعه های فازی نوع 2… 68

4-5- سیستم منطق فازی نوع2 فاصله ای….. 71

4-5-1- مثالی از یک سیستم فازی نوع 2 فاصله ای  79

4-6- مقدمه ای بر کنترل کنندههای فازی… 81

4-6-1- انواع کنترل کنندههای فازی… 81

4-6-2- کنترل کننده فازی ممدانی…. 82

4-6-3- کنترل کننده فازی سوگنو….. 83

4-6-4- کنترل کننده فازی تاکاگی – سوگنو 85

4-7- طراحی کنترل کننده تاکاگی-سوگینو بر پایه مجموعه های فازی نوع 1………………………………….. 85

4-7-1- مدل تاکاگی-سوگنو……….. 86

4-7-1-1- ناحیه بندی کردن غیرخطی…. 87

4-7-1-2- تقریب محلی…………… 88

4-7-2- ناحیه بندی غیر خطی ….. 90

4-7-3- ناحیه بندی غیر خطی ….. 91

4-7-4- ناحیه بندی غیر خطی ….. 91

4-7-5- ناحیه بندی غیر خطی ….. 92

4-7-6- قواعد اگر- آنگاه ربوت…… 92

4-8- جبران سازی موازی توزیع یافته سیستم فازی نوع 1  96

4-9- پایداری کنترل کننده تاکاگی – سوگنو. 97

4-9-1- طراحی کنترل کننده پایدار از طریق رویه تکراری……………………………………… 98

4-9-2- رویه طراحی برپایه LMI…… 99

4-9-3- طراحی کنترل کننده پایدار با نامساوی های ماتریس خطی………………………………….. 100

4-10- طراحی فیدبک حالت جبرانساز موازی توزیع یافته براساس مجموعه های فازی نوع 2……………………. 111

4-10-1- ناحیه بندی غیر خطی … 116

4-10-2- ناحیه بندی غیر خطی … 116

4-10-3- ناحیه بندی غیر خطی … 116

4-10-4- ناحیه بندی غیر خطی … 116

4-10-5- قواعد اگر- آنگاه ربوت…. 120

4-11- جبران سازی موازی توزیع یافته سیستم فازی نوع 2 تاکاگی – سوگنو…………………………………. 124

4-12- پایداری کنترل کننده تاکاگی – سوگنو 126

4-13- طراحی کنترل کننده فازی………. 127

 

فصل پنجم

محدودیت ها و پیشنهادات…………………… 137

فهرست منابع……………………………. 138

 

 

فهرست شکل ها

 

عنوان                                           صفحه

 

شکل‏2‑1 دوموقعیت   ربوت   در صفحه مختصات و حرکت چرخ برروی سطح   18

شکل‏2‑2 تماس بین چرخها-زمین و حرکت کردن پیرامون محور افقی      18

شکل‏2‑3 چرخهای ثابت و چرخهای مرکزی قابل گردش……….. 20

شکل‏2‑4 چرخهای قابل انحراف غیر هم مرکز…………………… 22

شکل‏2‑5 چرخهای سوئدی…………………………………………………….. 23

شکل‏2‑6 مرکز گردش لحظه ای برای وسیله هایی با 2و3و4 چرخ 26

شکل‏2‑7 ربوت همه سویه – نوع (0و3)………………………….. 29

شکل‏2‑8 ربوت های همه سویه با چرخهای قابل انحراف غیرهم مرکز- نوع (0و3)………………………………………………………………………………. 29

شکل‏2‑9 ربوت نوع (0و2)……………………………………………… 30

شکل‏2‑10 ربوت نوع (1و2)……………………………………………… 31

شکل‏2‑11 ربوت نوع (1و1)……………………………………………… 32

شکل‏2‑12 ربوت نوع (2و1)……………………………………………… 33

شکل‏3‑1 دوموقعیت ربوت در مختصات کارتزین………….. 44

شکل‏3‑2 ربوت سیارچرخ‏دار در دو دوموقعیت واقعی ومجازی      45

شکل‏3‑3 مولفه های سیستم ربوت ……………………………………. 48

شکل‏3‑4 معماری کنترل کننده…………………………………………. 50

شکل‏3‑5 منحنی بزیه مرتبه 3………………………………………….. 53

شکل‏3‑6 مسیر یابی برای عبور از موانع…………………….. 55

شکل‏3‑7 منحنی بزیه به ازای تغییر نقاط کنترلی……….. 56

شکل‏3‑8 نمایش انحنای مسیر قسمتa شکل 3- 7………………… 57

شکل‏3‑9 پروفایل سرعت زاویهای……………………………………… 58

شکل‏3‑10 پروفایل سرعت مماسی……………………………………….. 58

شکل‏3‑11 طول مسیر انحنا……………………………………………… 60

شکل‏3‑12 مقادیر خطا برای یک فیدبک کنترل……………….. 62

شکل‏4‑1 نمونه یک تابع عضویت برای سیستم فازی نوع 1 67

شکل‏4‑2 نمایش 2 بعدی تابع عضویت فازی نوع 2 فاصله ای       70

شکل‏4‑3 نمایش 3 بعدی تابع عضویت فازی نوع 2 فاصله ای       70

شکل‏4‑4 یک مجموعه فازی نوع 2…………………………………….. 72

شکل‏4‑5 ردپای عدم قطعیت مجموعه فازی نوع 2…………….. 73

شکل‏4‑6 یک مجموعه فازی نوع 2 بازهای……………………….. 74

شکل‏4‑7 محاسبه سمت راست و محاسبه سمت چپ…………. 79

شکل‏4‑8 ورودی توابع عضویت برای و ……………………. 79

شکل‏4‑9 مولفه های یک سیستم فازی …………………………….. 83

شکل‏4‑10 نحوه محاسبه خروجی در کنترل کننده سوگنو.. 84

شکل‏4‑11 نحوه محاسبه خروجی قطعی از مقادیر فازی در کنترل کننده سوگنو………………………………………………………………………………. 85

شکل‏4‑12 ایده ناحیه بندی کردن غیرخطی…………………….. 89

شکل‏4‑13 ایده ناحیه بندی کردن غیرخطی محلی…………… 89

شکل ‏4‑14 نمایش توابع عضویت برای ……………………. 94

شکل‏4‑15 مقادیرخطا در ربوت دنبال کننده دیوار……. 104

شکل‏4‑16 مقادیرخطا متغیرهای حالت برای ربوت دنبال کننده مسیر     105

شکل‏4‑17 مکان هندسی ریشه ها در کنترل کننده فازی نوع یک        106

شکل‏4‑18 مکان هندسی تغییرات ریشه های حقیقی در قانونها  106

شکل‏4‑19 مکان هندسی ریشه ها ی موهومی……………………. 107

شکل‏4‑20 مسیر حرکت ربوت (قرمز) و مسیر دلخواه (سبز)         107

شکل‏4‑21 مکان هندسی ریشه ها برای هر قانون……………. 108

شکل‏4‑22 ربوت دنبال کننده مسیر در یک مسیر آزمایشی برای ربوت بازیکن……………………………………………………………………………. 109

شکل‏4‑23 ربوت دنبال کننده دیوار در یک مسیر منحنی 110

شکل‏4‑24 ربوت دنبال کننده دیوار برای مسیر مستقیم وگوشه دار 111

شکل‏4‑25 تغییر زاویه و و نامعینی در زاویه و 113

شکل‏4‑26 تغییر زاویه و و نامعینی در زاویه و 114

شکل‏4‑27 فضای نامعینی برای تغییرات و …………….. 115

شکل‏4‑28 فضای نامعینی برای تغییرات و ………….. 115

شکل‏4‑29 تابع عضویت های نوع 1 در سیستم فازی نوع 2        118

شکل‏4‑30 تابع عضویت فازی نوع 2 …………………………….. 119

شکل‏4‑31 تابع عضویت فازی نوع 2 …………………………….. 120

شکل‏4‑32 کنترل کننده  2 و دنبال کننده مسیر ……. 131

شکل‏4‑33 مقادیرخطا برای ربوت دنبال کننده برای کنترل کننده نوع 2 131

شکل‏4‑34 مقادیرخطا برای کنترل کننده های نوع 2….. 132

شکل‏4‑35 حرکت ربوت در مسیر دوم با کنترل کننده نوع 2    133

شکل‏4‑36 حرکت ربوت در مسیر سوم با کنترل کننده نوع 2      134

شکل‏4‑37 حرکت ربوت در مسیر چهارم با کنترل کننده نوع 2 135

شکل‏4‑38 مکان هندسی ریشه ها در کنترل کننده نوع 2 136

شکل‏4‑39 مکان هندسی قطب حقیقی در کنترل کننده نوع 2         136

فهرست جدول ها

 

عنوان                                           صفحه

 

جدول 2-1 حالت های ممکن و مانورپذیری انواع مختلف ربوت های سیارچرخ دار…………………………………………………………………………………. 28

جدول 2-2 مدل سنماتیک دو موقعیت ربوت سیارچرخ دار 35

جدول 4-1 یک پایگاه قانون فازی نوع 2……………………………………. 80

جدول 4-2 بازه های آتش با خروجی خام برای فازی نوع2 80

 

 

فهرست علایم اختصاری

 

ωسرعت زاویه ایAngular Velocity
COGمرکز ثقلCenter of gravity
COSمرکز مجموعه هاCenter of Sets
قدرت مانورDegree of maneuverability
درجه تحرکDegree of mobility
درجه هدایت پذیریDegree of steeribility
FOUردپای ابهامFootprint of Uncertainty
ICRمرکز گردش لحظه ایInstantaneous center of rotation
LMIنامساوی‏های ماتریسی خطیLinear Matrix Inequalities
LMFتابع عضویت‏های پایینیLower Membership Function
PDCجبران‏سازی توزیع شده موازیParallel Distributed Compensation
T-Sتاکاگی- سوگنوTakagi-Sugeno
TSKتاکاگی-سوگینو-کانگTakagi-Sugeno-Kang
vسرعت مماسیTangential Velocity
UMFتابع عضویت‏های بالاییUpper Membership Function
WMRربوت سیار چرخ‏دارWheeled Mobile Robot
PIDتناسبی انتگرالی مشتق گیر
fچرخ های ثابت معمولی
cچرخ های قابل انحراف مرکزی معمولی
ocچرخ های قابل انحراف غیرهم مرکزمعمولی
swچرخ های سوئدی
Nتعداد چرخ
KMکارنیک- مندلKarnic-Mendel

 

 

 

 

فصل اول


 

پیشگفتاری بر ربوت ها و کنترل

 

 

1-1- مقدمه

 

برخلاف تصور افسانه ای عمومی از ربوتها و ربوتیک[1] به عنوان ماشینهای متحرک انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاه‏های ربوتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابل انعطاف، ولی محدودی را انجام می‏دهند. چنین دستگاهی حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردها و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، می باشد. بعضی از ربوتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می‏دهند. سایر سیستم های پیچیده‏تر که بطور همزمان چند کار انجام می دهند، به دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند. حسگرهای یک ربوت ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوری‏که بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربوت دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد. ساده ترین شکل ربوت‏های سیار، برای رساندن نامه در ساختمان های اداری یا جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسیر یک کابل قرار گرفته در زیر خاک یا یک مسیر رنگ شده که هرگاه حسگرهایشان در مسیر، فردی را پیدا کنند متوقف می‏شوند. ربوت‏های بسیار پیچیده تر در محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می‏شود.

کلمه ربوت توسط کارل کاپک[2]نویسنده نمایشنامه ربوت‌های جهانی در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چکسلواکی (Robotnic)به معنی کارگر می‌باشد. در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد. امروزه معمولاً کلمه ربوت به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد اطلاق می‌شود. بیشتر ربوتها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سه مولفه اصلی که تقریبا در همه ربوت ها مشترک هستند را می توان به شکل زیر بیان کرد:

  • الکترونیک
  • مکانیک
  • کنترل (قوه تفکر و تصمیم گیری ربوت).

ما در این پایان نامه بر روی قسمت سوم تمرکز خواهیم کرد، هرچند در مراحل مختلف ناچار هستیم گریزی به دو مبحث دیگر بزنیم. در فصل آتی به ذکر محدودیت ها و پارامترهای ربوت برای انتخاب مدل مناسب خواهیم پرداخت.

 

[1]علم و فن آوری ماشینهای قابل برنامه ریزی

[2]Karel Capek

***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :183

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید