طراحي كنترل كننده براي ربات بالزن شبه پرنده

كارشناسي ارشد

در اين پايان¬نامه، هدف، پايدارسازي پرواز براي كنترل ارتفاع ربات بالزن در مقياس متوسط با بال¬هاي دوتكه مي¬باشد. براي اين منظور، ابتدا مدلسازي ديناميكي با استفاده از ديناميك بدن چندجسمي، كه شامل بخش¬هاي « دو بال دو تكه¬اي، بدنه و دم» است، انجام مي¬شود. براي بدست آوردن معادلات حركت از معادلات لاگرانژ و براي بال زدن از مكانيزم كمپف استفاده شده¬است. اين مكانيزم كه الهام گرفته شده از بال پرندگان است، بال¬هاي داخلي و خارجي را به صورت غيرهم فاز به حركت در مي¬آورد. مدل آيروديناميكي به كمك فرضيه مقاطع بال استخراج مي¬شود كه در آن هر بال به دوازده مقطع، با در نظر گرفتن تمايز بال داخلي و خارجي، تقسيم مي¬شود. نيروهاي حاصل از حركت هر مقطع بر حسب فركانس بال زدن و سرعت پرواز به صورت مجزا بدست مي¬آيد. با تركيب اين نيروها و لحاظ كردن زاويه¬ي مسير و زاويه¬ي حمله موثر، نيروهاي آيروديناميكي كل بال در راستاي افقي و عمودي در هر¬گام زماني حاصل مي-شود. با ادغام مدل آيروديناميكي با مدل ديناميكي، مدل غيرخطي متناوب ربات بدست مي¬آيد. تناوب در اين سيستم منجر به حركت در مدارهاي دايره¬اي مي¬شود كه به دليل ايزوله بودن، اين مدارهاي دايره¬اي چرخه¬ها¬ي حدي به حساب مي¬آيند. پايداري اين سيستم از طريق قضيه¬ي فلوكه بررسي مي¬شود كه در آن براي بدست آوردن چرخه¬هاي حدي، از روش تايم شوتينگ استفاده مي¬گردد. با اين روش يك ماتريس يكپارچه بنام ماتريس مونودرمي بدست مي¬آيد كه با بررسي مقادير ويژه¬ي آن، ناپايداري سيستم حلقه ¬باز حاصل مي¬شود. پايدارسازي پرواز از طريق دم ربات امكان¬پذير است. با توجه به تاثير زاويه¬ي پيچ بدنه بر ارتفاع پرواز، از كنترل آبشاري براي كنترل زواياي پيچ بدنه و پيچ دم ربات در حلقه¬هاي داخلي، و كنترل نرخ ارتفاع در حلقه¬ي خارجي استفاده شده¬است. براي كنترل حلقه¬ها از كنترل تناسبي- مشتقي- انتگرالي بهره برده شده كه بهره¬هاي آن به صورت بهينه طراحي شده¬است. براي مواجهه با عدم قطعيت¬هايي كه به دليل ماهيت غيرخطي شديد، تداخل زيرسيستم¬ها و حساسيت به شرايط جوي به وجود مي¬آيند، كنترل كننده¬ي تطبيقي طراحي مي¬شود. با اين كنترل¬كننده مقاوم مدلغزشي كرانداري زيرسيستم¬ها و همچنين كرانداري كلي سيستم تضمين گردد. در واقع اين كنترل¬كننده نتيجه¬ي همكاري مشاهده¬گر و كنترل مدلغزشي مي¬باشد. مقايسه¬ي نتايج، عملكرد عالي اين كنترل¬كننده را نشان مي¬دهد كه براي كنترل در سطوح بالاتر بسيار كارآمد خواهد بود.

195156

دانشگاه علم و صنعت ايران

كنترل

دكتر حواد پشتان