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