Adaptive control of a one-legged hopping robot through dynamically embedded spring loaded inverted pendulum template
Tek bacaklı zıplayan bir robotun dinamik olarak gömülmüş yaylı ters sarkaç şablonu ile adaptif kontrolü
- Tez No: 286322
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER MORGÜL, YRD. DOÇ. DR. ULUÇ SARANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Model tabanlı dinamik bacaklı davranışların pratik olarak gerçeklenmesi ikinci derecesistem dinamiklerine aşırı bağlılıkları nedeniyle statik kararlı davranışlara göre oldukçazordur. Bu sorun ilgili modellerde yer alan yay ve sönümlenme sabiti gibi dinamikparametreleri tam olarak ölçmekteki zorluklar ve bu parametrelerin malzemeyorulması ve aşırı kullanım sonucunda zamanla değişme eğilimi göstermesinedeniyle daha kötü bir hal almaktadır.Bu tezin ilk bölümünde, adım başına bir kez parametre güncelleme mantığınadayalı olarak düzlemsel bir yay-kütle zıplayanı koşusu için çevrimiçi,model tabanlı bir adaptif kontrol metodu sunulmaktadır. Bu metot gerekkalibre edilmemiş bir sistemin muhtemelen zamanı bağlı yay ve sönümlenmesabitlerini belirleyen bir sistem tanımlama aracı olarak, gerekse dinamiksistem parametreleri üzerinde uygun ayarlamaları yaparak kararlı hal takiphatalarını gideren bir adaptif kontrolcü olarak kullanılabilir.Algoritmayı değerlendirebilmek için çok farklı boyut ve morfolojideki koşancanlıları etkili ve güvenilir bir biçimde tanımlayan ve çokça kullanılan YaylıTers Sarkaç (YTS) modeli kullanılmaktadır. Metodun hem güvenilir takip hemde sistem tanımlama görevlerini bu model üzerinde başarılı bir şekilde yapabildiğinigöstermek amacıyla sistematik simülasyon çalışmaları sunulmaktadır. Ayrıca,metodun fiziksel bir robot platformunda gerçeklenmesine adım olaraksimülasyon çalışmaları tork tahrikli tüketimli yaylı ters sarkaç (TT-YTS)modeline genişletilmiştir.Tezin ikinci bölümünde adaptif kontrol algoritmasının pratik olarakuygulanabilirliğini test etme amaçlı üretilen tek bacaklı zıplayanrobotun tasarım ve üretimi anlatılmaktadır. Robotun mekanik,donanımsal ve yazılımsal tasarımı ile birlikte bilinmeyen sistemparametrelerini kalibre etme amaçlı gerçekleştirilen sistemtanımlama çalışmaları da özetlenmektedir. Son olarak, robotunbasit tork tahrikli açık döngü kontrolcüsüyle ortaya çıkan hareketisorgulanmaktadır.
Özet (Çeviri)
Practical realization of model-based dynamic legged behaviors is substantiallymore challenging than statically stable behaviors due to their heavy dependenceon second-order system dynamics. This problem is further aggravated by the difficultyof accurately measuring or estimating dynamic parameters such as springand damping constants for associated models and the fact that such parametersare prone to change in time due to heavy use and associated material fatigue.In the first part of this thesis, we present an on-line, model-based adaptive controlmethod for running with a planar spring-mass hopper based on a once-per-stepparameter correction scheme. Our method can be used both as a system identificationtool to determine possibly time-varying spring and damping constants of amiscalibrated system, or as an adaptive controller that can eliminate steady-statetracking errors through appropriate adjustments on dynamic system parameters.We use Spring-Loaded Inverted Pendulum (SLIP) model, which is the mostlyused, effective and accurate descriptive tool for running animals of different sizesand morphologies, to evaluate our algorithm. We present systematic simulationstudies to show that our method can successfully accomplish both accurate trackingand system identification tasks on this model. Additionally, we extend oursimulations to Torque-Actuated Dissipative Spring-Loaded Inverted Pendulum(TD-SLIP) model towards its implementation on an actual robot platform.In the second part of the thesis, we present the design and construction of a oneleggedhopping robot we built to test the practical applicability of our adaptivecontrol algorithm. We summarize the mechanical, electronics and software designof our robot as well as the performed system identification studies to calibrate theunknown system parameters. Finally, we investigate the robot?s motion achievedby a simple torque-actuated open loop controller.
Benzer Tezler
- Stochastic analysis and adaptive control studies in legged systems
Bacaklı sistemlerde stokastik analiz ve adaptif kontrol çalışmaları
GÜNER DİLŞAD ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
PROF. DR. ULUÇ SARANLI
- Identification and adaptive control of bipedal robot motion with artificial neural networks
İki ayaklı robot hareketinin yapay sinir ağları ile tanılanması ve uyarlanabilir kontrolü
BURAK ÇATALBAŞ
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
- Çift katmanlı düşürücü tip DC-DC çevirici tabanlı yeni bir adaptif mppt algoritması geliştirilmesiyle enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency by developing a new adaptive mppt algorithm based on a two-legged interleaved DC-DC buck converter
SİNAN SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK YAVUZ
- Adaptive optimum control of a separately excited DC-machine using microcontroller
Başlık çevirisi yok
A.YILMAZ KURTİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. FUAT GÜRLEYEN
- Dört motorlu bir insansız hava aracı için adaptif kontrol sistem tasarımı
Design of an adaptive control system for a four-rotor UAV
DEMET CANPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Havacılık MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiHavacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YASEMİN IŞIK
PROF. DR. OSMAN PARLAKTUNA