Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Jafar Ghaisari
محمد دانش (استاد راهنما) جعفر قیصری (استاد راهنما)
 
STUDENT
IMAN NADERKHANI NAJAFABADI
ایمان نادرخانی نجف آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Force and Position Control of the End Effector of a Plannar Underwater Hydraulic Manipulator with a Fixed Base Using Velocity Observer
Like other systems, robot control systems are subjected to external disturbances and noises, which usually decrease stability and performance. An issue in robot control is existence of uncertainty which usually depends on the robot work conditions. Working in unknown environment such as underwater environments and the absence of exact model of external forces such as drag or added mass cause structural uncertainty in robot models. In some of applications such as welding or cutting, the robot manipulator is in contact with its surrounding environment which produces a force to the robot manipulator. On the other side, with respect to robot working conditions, an observer may be used for estimating some of state variables and a controller is designed based on this observer to reduce the number of sensors. With respect to work conditions and need to high load to power ratio, using hydraulic actuators may be preffered to electromechanical actuators. In this thesis, at first a velocity observer is designed for series manipulators, then, a position controller is designed and simulated based on this observer for series linear hydraulic manipulators with pressure control valves. Furthermore, another observer is designed based on using force sensor for series robots, then, a robust impedan ce controller is designed and simulated based on this observer. In all cases, stability of the observers is proved and stability of the whole control systems is guaranteed using Lyapunov stability theory. Simulations are executed in the presence of position measurement noise and input external disturbances. Results show the very good performance of the observer and controller. In case of force control, simulation shows that the performance of the robot control system is highly affected by the noise. Keyword: Robust Impedance Controller, Hydraulic Manipulator, Servo Hydraulic Actuator, Underwate Manipulator, Velocity Observer.
سیستم های کنترل ربات همچون سایر سیستم ها در معرض اغتشاشات خارجی و نویز می باشند که این عوامل معمولا پایداری و عملکرد سیستم را کاهش می دهند. آنچه که در بحث کنترل ربات همواره مشکل ساز بوده است وجود نامعینی در سیستم می باشد که به طور کلی به شرایط کاری ربات وابسته است. کار کردن در محیط های دارای عدم قطعیت از جمله محیط های زیر سطحی و عدم مدل سازی دقیق نیروهای خارجی مانند نیروی درگ و یا جرم افزوده باعث پیدایش نامعینی ساختاری در سیستم ربات می شود. در بسیاری از کاربردها مانند جوشکاری و برشکاری، بازوی ربات در تماس با محیط اطراف خود می باشد که باعث به وجود آمدن نیروهایی در نقاط تماس می شود. از طرفی با توجه به شرایط کاری ربات، از مشاهده گر جهت تخمین بخشی از متغیرهای حالت سیستم و طراحی کنترل کننده بر مبنای مشاهده گر طراحی شده مورد استفاده قرار می گیرد تا نیاز به استفاده از حسگرها کاهش یابد. استفاده از عملگرهای هیدرولیکی با توجه به شرایط کارکرد و همچنین نسبت بار به توان بالای این عملگرها رو به افزایش می باشد. در این پژوهش در ابتدا برای ربات های سری، مشاهده گر سرعت طراحی می شود و بعد از آن بر مبنای مشاهده گر طراحی شده، کنترل کننده موقعیت برای ربات سری دو درجه آزادی با استفاده از عملگرهای هیدرولیکی خطی و همچنین استفاده از شیرهای کنترل فشار، طراحی و شبیه سازی می گردد. سپس مشاهده گر دیگری برای ربات سری با فرض وجود حسگر نیرو طراحی و کنترل کننده امپدانس مقاوم بر مبنای مشاهده گر طراحی و شبیه سازی می شود. پایداری مشاهده گر و کنترل کننده در تمامی موارد با استفاده از قضیه لیاپانوف اثبات شده است. شبیه سازی ها با وجود نویز در حسگرهای اندازه گیری موقعیت مفاصل بازو و همچنین اغتشاش خارجی در ربات انجام شده و نتایج حاصل از عملکرد مناسب سیستم کنترلی مذکور دارد اما نتایج شبیه سازی نشان دهنده تاثیر شدید و مخرب نویز در کنترل نیرو می باشد. کلمات کلیدی: کنترل امپدانس مقاوم، بازوی هیدرولیکی، عملگر هیدرولیکی سرو، بازوی TA9 ، مشاهده گر سرعت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی