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
کنترل کننده فازی برای ربوت دنبال کننده دیوار تحلیل پایداری
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
کنترل کننده فازی برای ربوت دنبال کننده دیوار و تحلیل پایداری
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 بهره گرفتن از مفهوم نظریه لیاپانوف مجموعه ای از نامساویهای ماتریسی خطی (LMI) برای تحلیل پایداری در نظر گرفته شده است و با بهره گرفتن 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 کننده های فازی… 81
4-6-1- انواع کنترل کننده های 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
| ω | سرعت زاویه ای | Angular Velocity | ||
| COG | مرکز ثقل | Center of gravity | ||
| COS | مرکز مجموعه ها | Center of Sets | ||
|
|
قدرت مانور | Degree of maneuverability | ||
| درجه تحرک | Degree of mobility | |||
| درجه هدایت پذیری | Degree of steeribility | |||
| FOU | ردپای ابهام | Footprint of Uncertainty | ||
| ICR | مرکز گردش لحظه ای | Instantaneous center of rotation | ||
| LMI | نامساویهای ماتریسی خطی | Linear Matrix Inequalities | ||
| LMF | تابع عضویتهای پایینی | Lower Membership Function | ||
| PDC | جبرانسازی توزیع شده موازی | Parallel Distributed Compensation | ||
| T-S | تاکاگی- سوگنو | Takagi-Sugeno | ||
| TSK | تاکاگی-سوگینو-کانگ | Takagi-Sugeno-Kang | ||
| v | سرعت مماسی | Tangential Velocity | ||
| UMF | تابع عضویتهای بالایی | Upper Membership Function | ||
| WMR | ربوت سیار چرخدار | Wheeled Mobile Robot | ||
| PID | تناسبی انتگرالی مشتق گیر | |||
| f | چرخ های ثابت معمولی | |||
| c | چرخ های قابل انحراف مرکزی معمولی | |||
| oc | چرخ های قابل انحراف غیرهم مرکزمعمولی | |||
| sw | چرخ های سوئدی | |||
| N | تعداد چرخ | |||
| KM | کارنیک- مندل | Karnic-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 دستگاه های 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 : 14700 تومان
