پایان نامه دینامیک و کنترل فازی تطبیقی مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا با استفاده از خطای همزمان سازی

فهرست:

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

١-٢-٤-  دسته بندی از نظر هندسی.. 9

١-٢-٥-  روبات های سریال و موازی.. 9

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

١-٢-٥-٢- روبات موازی هگزا 20

١-٣- پیشینه تحقیق.. 22

١-٤- هدف پایان نامه. 24

١-٥- 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

٢-٤- سینماتیک روبات ها 36

٢-٤-١- حل مسأله سینماتیک مستقیم.. 38

٢-٤-٢- مسأله سینماتیک معکوس.... 39

٢-٥- سرعت انتقالی و دورانی جسم.. 39

٢-٥-١- ماتریس ژاکوبین.. 40

٢-٦- بررسی و حل مسأله سینماتیک معکوس در روبات هگزا 42

٢-٦-١- ساختار روبات موازی هگزا 42

٢-٦-٢- 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

٣-٢-٤- 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

٤-١- مقدمه. 63

٤-٢- تعریف همزمان سازی.. 64

٤-٣- خطای همزمان سازی و موقعیت مرکب در روبات هگزا 65

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

٥-١- تئوری پایداری لیاپانوف... 70

٥-١-١- روش مستقیم لیاپانوف... 72

٥-٢- قضایای معکوس لیاپانوف... 73

٥-٣- کنترل تطبیقی.. 73

٥-٣- ١- دسته بندی تکنیک های کنترل تطبیقی.. 75

٥-٤- کنترل مد لغزشی.. 76

٥-٤-١-  مقدمه. 76

٥-٤-٢- تعریف مد لغزشی و سطح لغزشی.. 77

٥-٤-٣- طرح کنترلی.. 78

٥-٤-٣-١-  مبانی تئوریک.... 80

٥-٤-٤- کنترل مد لغزشی زمان محدود. 82

٥-٤-٤-١- کنترل مد لغزشی زمان محدود روبات موازی هگزا 84

٥-٥- کنترل فازی.. 86

٥-٥-١- مقدمه. 86

٥-٥-٢- مجموعه های کلاسیک، مجموعه های فازی و منطق فازی.. 86

٥-٥-٢-١- محدودیت های مجموعه های کلاسیک.... 86

٥-٥-٢-٢- مجموعه های فازی.. 88

5-5-2-3- عملگرهای منطق فازی.. 92

٥-٥-٣- فازی سازی.. 93

   ۵-٥-٤-  قوانین فازی.. 93

٥-٥-٤-١-  قوانین فازی ممدانی.. 94

٥-٥-٥- استنتاج فازی.. 95

٥-٥-٦- غیرفازی سازی.. 96

٥-٥-٦-١- غیرفازی ساز عمومی.. 97

٥-٥-٦-٢- غیرفازی ساز مرکز سطح.. 97

٥-٥-٧- 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

منبع:

[1] F. Pierrot, P. Chiacchio, A. Fournier. "Hexa; A Fast Parallel Robot" , Journal of Robotic Systems, December, 1991, 345-352.

[2] Yoshico Koseki, Tatsuo A rai, Kouichi Sugimoto, Toshiyuki Takatuki, "Design and Accuracy Evaluation of High Speed and High Precision Parallel Mechanism", 1998 IEEE International Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium,1998.

[3] M. Uchiyama, K.Iimura, F. Pierrot, K.Unno, O.Toyama, "Design and Control of a Very Fast 6-DOF Parallel Robot", MASC/SICE’92, Kobe, Japan, pp. 473-478, 1992.

[4] P. Chiacchio, F. Pierrot, L. Sciavicco, B. Siciliano, "Robust Design of Dependent Joint Controllers with Experimentations on a High-Speed Parallel Robot", IEEE Trans. On Industrial Electronics,Vol.40,No.4,P.393-402,1993.

 [5] P. Begon, F. Pierrot, P. Dauchez, "Fuzzy Sliding Mode Control of a Fast Parallel Robot", IEEE ICR&A, Nagoya, Japan, pp.1178-1183,1995.  

[6] A. Vivas, P. Poignet, F. Marquet, F. Pierrot, M. Gautier, "Experimental Dynamic Identification of a Fully-Parallel Robot", ICRA 2003: 2003 IEEE Int. Conference on Robotics and Automation, Taipei, Taiwan, September, 2003

[7] F. Marquet, O. Company, S. Krut, F. Pierrot,  " Enhancing Parallel Robot Accuracy with Reundant Sensors", In Proc. Of IRCA 2002: 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Taipei, Taiwan, September, 2003.

[8] Patrick Maurine, De Man Liu, Masaru Uchiyama, "Self  Calibration of a New Hexa Parallel Robot",4th Japan-France and 2nd Europe-Asia Congress on Mechatronics, Kitakyushu, Japan,1998.

[9] J. Hesselbach, C. Bier, A. Campus, H.Lowe, "Direct Kinematic Singularity Detection of a Hexa Parallel Robot", Proc, International  Conf. on Robotics and Automation Barcelona, Spain, April, 2005

[10] P.Last, C. Budde, C. Bier, J. Hesselbach, "Hexa-Parallel-Structure Calibration by Means of Angular Passive Joint Sensors", Proc, International  Conf. on Mechatronics and Automation Niagara Falls, Canada, July, 2005

[11] P.Last, C. Budde, J. Hesselbach, "Self  Calibration of Hexa Structure", Proc, of the international Conf. on Automation Science and Engineering Edmonton, Canada, August, 2005

[12] P.Last, J. Hesselbach, N. Plitea, "An Extended Inverse Kinematic Model of the Hexa-Parallel-Robot for Calibration Purposes", Proc. Of the International Conf. on Mechatronics and Automation Niagara Falls, Canada, July, 2005                   

 [13] D. N. Nechev, M. Uchiyama, "Singularity–Consistent Planning and Control of Parallel Robot Motion through Instantaneous-Self-Motion Type Singularities", Proc. of the International Conf. on Robotics and Automation, Minnesota, April, 1996

[14] A. Bonev, M. Gosselin, "A Geometric Algorithm for the Computation of the Constant Orientation Workspace of 6 RUS Parallel Manipulator", Proc. of DETC’00 ASME Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conf. Baltimore, 2000.     

[15] Tartari Filho, S. and E. Cabral, "Kinematics and Workspace Analysis of a Parallel Architecture Robot: the Hexa", In: ABCM Symposium Series in Mechatronics, 158-165,2006.

[16] M. Dehghani, M. Ahmadi, A. Khayatian, M. Eghtesad, "Inverse Dynamics of Hexa Parallel Robot Using Lagrangian Dynamics formulation",Feb. 2008,WAC 2009

[17] M. Dehghani, M. Ahmadi, A. Khayatian, M. Eghtesad,"Wavelet Based Neural Network Solution for Forward Kinematics Problem of Hexa Parallel Robot", Feb, 2008, Miami, FL, USA.    

 [18] R. Lu "Synchronised Trajectory Tracking Control for Parallel Robotic Manipulators", Ph.D thesis , University of Toroto, 2005.  

[19] I,I Blekhman, A.L. Fradkov, H. Nijmeijer, A.Y. Pogromsky , " On Self-Synchronization and Controlled Synchronization", Systems and Control Letters, 31(5), 299-305,1997.

[20] S. Li Tzuu-Hseng, Yun-Cheng Huang, "MIMO Adaptive Fuzzy Terminal Sliding-Mode Controller for Robotic Manipulators", Information Sciences – ISCI, Vol. 180, No. 23, P. 4641-4660, 2010 

[21] Y.Feng, X.Yu, Z. Man, "Nonsingular Terminal Sliding-mode Control of Rigid Manipulators" , Automatica 38 (2002) 2159-2167

[22]  Y. Guo, P. Woo,"  An Adaptive Fuzzy Sliding ModeController for Robotic Manipulators, IEEE Transaction on System" , Man, and Cybernetics –Part A:Systems and Humans 33 (2) (2003) 149-159.

[23] W. Pedrycz, F. Gomide, "An Introduction  to Fuzzy Sets: Analysis and Design" , MIT Press, Cambridge, MA, 1998.

[24] J.J.E. Slotine, W. Li,   "Applied Nonlinear Control " , Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1991.

[25] C.W. Tao, J.S. Taur, M.L. Chan, " Adaptive Fuzzy Terminal Sliding-mode Controller for Linear Systems with Mismatched Time-Varying Uncertainties", IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics – Part B:Cybernetics 34 (1), (2004), 255-262.

[26] X.H. Yu, M. Zhihong, " Fast Terminal Sliding-mode Control Design for Nonlinear Dynamical Systems" , IEEE Transaction on Circuits and Systems I, Fundamental Theory and Applications 49 (2) , (2002), 261-264.

[27] R. Lu, J.K. Mills, D. Sun,  " Adaptive Synchronized Control of a Planar Parallel Manipulator: Theory and Experiment" , ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 128 (4), (2006), 982-988.

[28] H.J.C Huijberts, H. Nijmeijer, R.M.A. Willems, " Regulation and Controlled Synchronization for Complex Dynamical Systems", International Journal or Robust and Nonlinear Control, 10(5), (2000), 363-373.

[29] A. Rodriguez-Angeles, H. Nijmeijer," Mutual Synchronization of Robots Via Estimated State Feedback: A Cooperative Approach", IEEE Transaction on Control System Technology, 12(4), (2004), 542-554

[30] K. Miller, R. Clavel, " The Lagrange-Based Model of Delta-4 Robot Dynamics" , Robotersysteme, Springer-Verlag, 8(4), (1992), 49-54.   

[31] M. Ahmadi, "Design, Fabrication and Model Control of a Hexa Parallel Robot" , M.S. Thesis in Mechanical Engineering, Shiraz University, (2009), 2-20.