Geri Dön

Optimal nonlinear controller design for flexible robot manipulators

Esnek robot kolları için doğrusul olmayan optimal denetleyici tasarımı

  1. Tez No: 181259
  2. Yazar: MUSTAFA DOĞAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. YORGO İSTEFANOPULOS
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2006
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 111

Özet

Bu şalısmanın temel amacı, iki eklemli esnek robot kolu işin do˜rusal olmayan,c. c guyarlamalı ve dayanıklı denetleyiciler gelistirmektir. Modellemedeki do˜ruluk prob-g.lemlerini asmak ve daha sonra karsılastırabilmek işin iki farklı modelleme yüntemic o. ..kullanılmıstır. Bunlar sırasıyla, derecesi azaltılmıs-yaklasık FEM (Sonlu Elemanlar. . .Yüntemi) ile eksiksiz tam bir modellemeye yatkın PDE (Kısmi Türevsel Denklemler)o uyüntemleridir. FEM yüntemi titresim kiplerinin kırpılmasını (modal truncation) gerek-o o .tirdi˜i işin bilinmeyen bozanetkenler, do˜rusal olmayan fiziksel sistemin uretebilece˜i,gc g ü g˙ancak ihmal edilen titresimin yüksek frekanslı kiplerini uyarabilir. Ikinci yaklasım iseu. .esnek robot kollarını tam olarak modelleyebilmek işin PDE yüntemini kullanmaktır.c oEsnek linklerin hafiflik, düsuk eylemsizlik momenti ve yüksek üz frekans gibi ünemliu. ü u o oüzelliklerini gelistirmek işin, optimal bişim tasarımı sonucu kesit alanları birbişimli ol-o c c c.mayan linkler kullanılabilir. Ayrıca, esnek robot kolunun hızlı hareketinin ciddi titresim.sorunlarına neden olmaması ve kararlı uş-yük denetimi işin gerekli olan büyük bantcu c uugenisli˜ini; yüksek üz frekans sa˜lar..g u o gBu şalısmanın ünemli sonuşlarını, esnek robot kolunun katı kiplerinin dayanıklıc. o cdenetimi ve esnek titresimlerinin sünümlendirilmesi olarak üzetleyebiliriz. FEM yakla-ou o.sımında bu amacı gerşeklestirmek işin dinamik durum geribeslemeli denetleyici kulla-c c. .nılmıstır. Arastırmanın ilk bülümünde, esnek kolların ihmal edilen yüksek frekanslı kip-ou u u. .leri yanısıra uş-yük de˜isikli˜i gibi tamamıyla bilinmeyen bozanetkenlere ra˜men eniyicu g. g gdenetim işin Uyarlanır Dahili Model (UDM) yaklasımı de˜istirilerek uygulanmıstır.c g.. .Ayrıca, kapalı-düngü sistemin kararlılı˜ını sa˜lamak işin, UDM ile paralel şalısan da-ou g g c c.yanıklı bir denetleyici de ek olarak tasarlanmıstır. Bu paralel denetleyici, UDM ile.ilk kez bu arastırmada birlikte kullanılmıs olup, sistemin do˜rusal olmayan yapısıg. .viiida güz ününe alınarak, yeni ve verimli bir evrimsel algoritma yardımıyla basarılı biro ou .sekilde eniyilestirilmistir. Arastırmanın ikinci bülümünde ise (PDE), tasarım gere˜iou u g. . . .düzgün olmayan kesit alanlı, iki eklemli esnek robot kolunun denetimi, Lyapunovuuyüntemi kullanılarak gelistirilmistir. Daha ünce yayınlanmıs di˜er yaklasımların aksine,o o .g. . .titresim kiplerinin kırpılmasını (modal truncation) yapmaksızın, kapalı-düngü sisteminou.sonusurda kararlılı˜ının kanıtında, sonsuz boyutlu sistemler işin LaSalle de˜ismezlikg c g..ilkesi kullanılmıstır. Bununla birlikte, uş-yük yada omuz kütlesi de˜ismesi gibi bü-cu u g. u.yük parametre de˜isiklikleri, do˜rusal olmayan PDE denetleyici tarafından basarıylau g. g .dayanıklı bir sekilde dengelenmistır.. .

Özet (Çeviri)

Developing nonlinear adaptive and robust controllers for a two-link flexible robotarm is the main objective of this research. Two different modelling techniques areused to overcome model accuracy problems and these two are evaluated comparatively.These are FEM(Finite Element Method) as a reduced order-approximate model andPDE(Partial Differential Equations) approach as an exact model. Since FEM modelneeds modal truncation, unknown disturbances can excite neglected high-frequencymodes generated by the nonlinearities of the plant. The second approach is modellingthe flexible robot arms by PDE which are known to provide exactness. In order toimprove the important features of flexible links such as low mass and moments ofinertia and high natural frequencies, optimal shape design can result in nonuniformcross-section of links. Furthermore, a high fundamental frequency is desired sinceit implies a large bandwidth that will allow for fast motion without causing seriousvibration problems and for stable endpoint control.The main results of the study are robust regulation of the rigid modes and sup-pression of elastic vibrations of the flexible robot arm. The dynamic state feedbackcontroller is used to achieve this goal in FEM approach. In the first part of this re-search the adaptive internal model approach, in parallel with a robust stabilizer, hasbeen modified to manage totally unknown disturbances that can include neglectedhigher modes of the uniform flexible links as well as large parameter uncertainties suchas tip mass changes. The stabilizer part of the controller which has been introducedfor the first time in this research in conjunction with nonlinear systems, is optimizedvisuccessfully with a new efficient evolutionary algorithm. In the second approach (PDE)of this research, the control of a two-link flexible arm with nonuniform cross-section bydesign is improved by employing the Lyapunov method. LaSalle?s invariance principle,extended for infinite dimension, is used in order to prove the asymptotic stability ofthe closed loop system without any modal truncation as opposed to former approachesin literature. Besides, large parameter uncertainties such as tip and hub mass changesin PDE approach are also handled effectively by the proposed nonlinear controller.

Benzer Tezler

  1. DÖRT ROTORLU İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI İÇİN VERİYE DAYALI KONTROL SİSTEM TASARIMI

    DATA DRIVEN CONTROL SYSTEM DESIGN FOR QUADROTOR UNMANNED AERIAL VEHICLES

    ATAKAN YILDIZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN

  2. Learning of interval Type-2 fuzzy logic systems using big bang – big crunch optimization

    Aralık değerli Tip-2 bulanık sistemlerin büyük patlama – büyük çöküş optimizasyonuyla eğitilmesi

    CİHAN ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ENGİN YEŞİL

  3. Duruma bağlı Riccati denklemi (SDRE) temelli kontrol yöntemi ve SDRE'nin yaklaşık çözümü

    State dependent riccati equation (SDRE) based control method and approximate solution of SDRE

    HAFSA CEREN DEMİRCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN

  4. Gemi manevra modeli ve sapma açısının kontrolü

    Ship manoeuver model and heading angle control

    ABDULLAH TÜYSÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN

  5. Evaluation of model-based predictive control methods in high-speed automated ground vehicle path following

    Yüksek hızlı bir otonom kara taşıtının yörünge takibinde model bazlı öngörülü kontrol yöntemlerinin değerlendirilmesi

    VOLKAN BEKİR YANGIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGEN AKALIN