Application of intelligent approaches for the tip position control of a two-link flexible manipulator
İki esnek kirişli robot kolunun uç nokta denetiminde akıllı yaklaşımların uygulanması
- Tez No: 152419
- Danışmanlar: PROF. DR. YORGO İSTEFANOPULOS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 172
Özet
VI ÖZET İKİ ESNEK KİRİŞLİ ROBOT KOLUNUN UÇ NOKTA DENETİMİNDE AKILLI YAKLAŞIMLARIN UYGULANMASI Esnek kirişli robot kollan modellendiğinde ortaya çıkan sistem sonsuz boyutlu, eksik denetim uyanlı ve aşın derecede doğrusal olmayan davranışlı bir sistem olup, denetimi oldukça zor bir problemdir. En büyük zorluk, denetlenmesi gereken değişkenlerin sayısının, kolların baş kısımlarına yerleştirilmiş olan motorların uyguladığı denetim girdi sayısından fazla olmasıdır. Bu yüzden kolların sapma ve salınımları doğrudan denetlenemez. Kısaca, esnek robot kollarının Kartezyen koordinat sisteminde yörünge izleme denetimi için iki ana yöntemden bahsedilebilir. En çok kullanılan yöntem, eklem açılan için ayrı bir denetim yordamı kullanırken buna ek olarak kiriş sapma ve salınımlarını mümkün olduğu kadar sönümlendirebilmek için bir dengeleme terimi uygulamaktır. Teknik yazımda örneklerine daha az rastlanan ikinci yöntem ise işlemsel uzay denetim yaklaşımlarıdır. Bu tezde iki esnek kirişli bir robot kolunun uç noktasının yukarıda özetlenen her iki yaklaşımla, işlemsel uzaydaki denetimi hedeflenmektedir. Bu amaçla, öncelikle robot kolunun noktasal denetimi için eğim düşümü yöntemi ile yörünge değişimi yordamı ve buna ek olarak da bir bulanık mantık denetleyicisi uygulanmıştır. Daha sonra yörünge izleme problemi için yapay sinir ağlan kullanılarak bir yörünge değişimi yordamı kullanılmıştır. Bu iki yöntemde de amaç kiriş salınımlarını hesaba katmadan, robotun uç noktasının işlemsel uzaydaki konum hatasını enküçüklemektir. Tezin bir sonraki aşamasında eklem açısı denetimine ek olarak kiriş salınımlarını azaltmak için kiriş sapmalarına dayanan dengeleme terimleriyle genişletilmiş iki adet denetimci tasarlanmıştır. Bunların birincisi kiriş sapmalarına dayanan doğrusal olmayan bir fonksiyon kullanmaktadır. İkincisinde ise, kayma kipine dayalı bir terimden faydalanılmıştır. Son olarak da kayma kipli sapma dengeleme terimi ve yapay sinir ağlan ile yörünge değişimi yordamı birleştirilerek melez bir denetim yöntemi elde edilmiş, böylelikle hem robotun uç noktasının işlemsel uzaydaki konum hatasının enküçüklenmesi hem de kiriş salınımlarının sönümlendirilmesi aynı anda sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT APPLICATION OF INTELLIGENT APPROACHES FOR THE TIP POSITION CONTROL OF A TWO-LINK FLEXIBLE MANIPULATOR The control of flexible link manipulators is a difficult and challenging problem, since the resulting flexible manipulator model is an infinite-dimensional, underactuated, highly nonlinear system. The basic difficulty stems from the fact that the number of variables to be controlled exceeds the number of control inputs to be applied by the motors placed at the hubs of the links. Therefore, the deflections and vibrations of the links cannot be directly controlled. Roughly, there are two main approaches for the trajectory tracking control of flexible manipulators in the Cartesian coordinate system. The most general method is to control the joint angles and to apply an additional control term simultaneously, to suppress the link deflections and vibrations as much as possible. The second method, which has relatively fewer applications in the control literature, is to utilize operational space control approaches to obtain precise tip tracking performance in the Cartesian coordinate system. The aim of this dissertation is to achieve good tip position performance for a two-link flexible manipulator, in the operational space utilizing both of the methods mentioned above. Firstly a gradient-descent based trajectory modification method is applied, for the regulation problem of the manipulator and a fuzzy controller is utilized for the point-to-point control. Then, a neural-network based trajectory modification scheme is used for the trajectory tracking problem. In both of these approaches, the aim was to minimize the error of the tip position in the operational space, irrespective of the link vibrations. Next, two controllers are designed which, in addition to the gross motion control term, use deflection based compensation terms to decrease the link vibrations. The first controller uses a nonlinear function of the tip deflections, and the second one uses a sliding mode based deflection compensation term. Finally, the sliding mode based compensation term and the neural network based trajectory modification scheme are combined in a hybrid control method to achieve both minimization of tip position error in the operational space and supression of link vibrations simultaneously.
Benzer Tezler
- Differential flatness-based fuzzy controller design for aggressive maneuvering of quadcopters
Çok rotorlu hava araçlarının agresif manevra kontrolü için diferansiyel düzlük tabanlı bulanık kontrolör tasarımı
ÇAĞRI GÜZAY
Doktora
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN KUMBASAR
- Dört rotorlu insansız hava aracı için görüntü işleme tabanlı akıllı kontrol algoritmalarının geliştirilmesi
Development of image processing based intelligent control algorithms for quadrotors
İSMAİL İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MEHMET KARAKÖSE
- A modified anfis system for aerial vehicles control
Hava araçları kontrolü için değiştirilmiş anfıs sistemi
MUHAMMET ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2022
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM OZKOL
- Avangart tasarım süreci için kent morfolojisi kısıtlayıcıları ile bir simülasyon modeli
A simulation model with urban morphology constraints for avant-garde design process
ASLI AĞIRBAŞ
Doktora
Türkçe
2016
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİYE EMEL ARDAMAN
- Trajectory generation for industrial robots in presence of wrist singularity
Endüstriyel robotlarda bilek tekilliği ve yörünge planlaması
CANSIN AKARSU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU