طراحی کنترلر وشبیه سازی عملکرد ربات
۵-۱- مقدمه
استخراج روابط و محاسبات ریاضی به کمک نرم افزار MATLAB انجام شده است. جعبه ابزارSimMechanics به ما این امکان را میدهد تا ربات را به شکلی مجازی شبیهسازی نماییم، به طوری که نحوه محاسبه نیروهای کنترلی و اعمال آنها، همچنین عملکرد حسگرها و نحوه فیدبک اطلاعات، به شکل شفافی قابل مونیتورینگ است.
۵-۲- کنترل مدل دو بعدی
هدف ما کنترل حرکت ربات در مسیر پایدار طراحی شده است. برای این منظور از روش مدل مبنا و الگوریتم کنترل موقعیت در فضای مفاصل، استفاده میکنیم. بلوک دیاگرام کنترلی با شکل (۵-۱) و دینامیک خطا با رابطه (۵-۱) توصیف می شود:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
شکل (۵-۱)- بلوک دیاگرام کنترل موقعیت مدلمبنا
(۵-۱)
که در آن و ماتریسهایی قطری و با مقادیر مثبت انتخاب میشوند. در این جا و انتخاب شده است. رابطه (۵-۲) مسیر طراحی شده برای مفاصل پا و کمر را نشان میدهد:
(۵-۲)
میزان انحراف ZMP از مقدار مطلوب در حالتی که یک نیروی اغتشاشی به کمر وارد می شود و همچنین در حالت بدون اغتشاش در شکلهای (۵-۳) و (۵-۵) آمده است. مقدار نیروی اغتشاشی۵۰ نیوتن در نظر گرفته شده است (شکل (۵-۴)). پیک موجود در ابتدای مسیر به دلیل تغییرات ایجاد شده در گشتاورهای مفاصل است که در ابتدای حرکت طبیعی به نظر میرسد و پس از آن خطا به صفر میل می کند. تغییرات ایجاد شده در دو شکل (۵-۴) و (۵-۶) نسبت به یکدیگر شامل دو پیک در نقاط میباشد که مربوط به اغتشاش اعمالی است. پیک اول راستای نیروی اعمالی را تاًیید می کند. سیستم برداشتن نیرو را اعمال نیروئی در جهت مخالف تعبیر می کند و بنابراین پیک دوم در جهت مخالف است. مقادیر جرمی و هندسی به کار رفته در ربات در جدول (۵-۱) معرفی شده است. نتایج شبیهسازی ربات تحت الگوریتم کنترلی مدل مبنا در فضای مفاصل، حرکت پایدار ربات و تعقیب مسیر مورد نظر را نشان میدهد. شکلهای (۵-۲) و (۵-۳) دو نمونه از گشتاورهای کنترلی اعمالی را نشان میدهد. شکل (۵-۷) نمائی از حرکت ربات در طول هر دو مرحله یکتکیهگاهی و دوتکیهگاهی را نشان میدهد.
جدول (۵-۱). مشخصات جرمی و هندسی ربات
شکل (۵-۲)- گشتاور کنترلی روی کمر اعمالی به ران پای چپ شکل (۵-۳)- گشتاور کنترلی روی مفصل مچ پای راست
شکل (۵-۴)- میزان انحراف ZMP در حضور اغتشاش شکل (۵-۵)- نیروی اغتشاشی اعمالی به کمر
شکل (۵-۶)- میزان انحراف ZMP بدون حضور اغتشاش شکل (۵-۷)- نمائی از حرکت ربات در یک کورس کامل
۵-۳- کنترل مدل سهبعدی
۵-۳-۱- کنترل ربات در فضای مفاصل بدون عدم قطعیت
به منظور کنترل حرکت ربات در مسیر پایدار طراحی شده، روش کنترلی مدلمبنا و الگوریتم کنترل موقعیت را انتخاب میکنیم. پیش از این و در فصل سوم مدل ربات استخراج و تاًیید شده است. مسیر طراحی شده برای مفاصلی که در مدل صفحهای نیز بوده اند، همان مسیرهای قبلی و برای مفاصل اضافه شده در مدل سهبعدی، مسیرهائی است که حرکتی پایدار در صفحهی عرضی ایجاد نماید.
(۵-۳)
جهت کنترل ضرایب کنترلی را برابر و انتخاب مینمائیم.
شکل (۵-۸)- میزان نیروی کنترلی در آرنج دست راست شکل (۵-۹)- میزان خطای تعقیب در آرنج دست راست
شکل (۵-۱۰)- میزان نیروی کنترلی در زانوی پای چپ شکل (۵-۱۱)- میزان خطای تعقیب مسیر در زانوی پای چپ