پديد آورنده :
چينائي، محمد امين
عنوان :
طراحي كنترل‌كننده‌ي مكعب خود تعادل در سه بعد با عملگر چرخ اينرسي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
يازده، ۸۱ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مصطفي غيور، سعيد بهبهاني
توصيفگر ها :
مكعب خود تعادل با چرخهاي اينرسي , كنترل غيرخطي , كنترل فازي , معادلات ديناميكي شش درجه آزادي , آونگ معكوس سه بعدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/14
چكيده فارسي :
چكيده كنترل دقيق وضعيت اجسام رباتها و حفظ تعادل آنها موضوع مهم در علم رباتيك و كنترل است رباتهاي انسان نما برخي از وسايل نقليه رباتهاي متحرك بر روي دو چرخ رباتهاي بند باز و آونگهاي معكوس از جمله سككيسككتمهايي هسككتند كه با چالش حفظ تعادل مواجه هسككتند در اغلب اين رباتها براي حفظ تعادل درجات آزادي محدود شككده وغالبا يك يا دو درجه آزادي در نظرگرفته ميشككود ك ك ك عملگرهاي متفاوتي براي ايجاد تعادل در اين گونه رباتها اسككتفاده شككده اسككت در اين تحقيق با توجه به اثر گشككتاور اينرس كي چرخ و الهام گرفتن از آونگ معكوس يك مكعب خود تعادل سككه بعدي معرفي ميشككود اين مكعب قادر به حفظ تعادل بر روي لبهها و گوشككهها مي باشد حركت از وضعيتي به وضعيت ديگر مثال از وجه به لبه يا از لبه به گوشه مكعب از ديگر توانايي اين مكعب خود تعادل ميباشد حفظ تعادل و حركت اين مكعب به كمك سه عدد چرخ اينر سي1 عمود برهم كه به و سيلهي سه موتور الكتريكي تغيير سرعت داده مي شوند صورت ميپذيرد در مجموع اين سيستم داراي شش درجه آزادي ميباشد سه درجه آزادي براي وضعيت مكعب نسبت به دستگاه اينرسي و سكه درجه آزادي براي چرخش چرخهاي اينرسكي ميباشكد ديناميك مكعب به شكدت غيرخطي بوده و براي كنترل نيازمند الگوريتمهاي كنترلي غيرخطي ميباشككد كاربرد اين مكعب در موقعيتدهي به شككناورهاي آزاد از جمله فضككاپيماها و حفظ تعادل در اجسككامي شككبيه به آونگ معكوس اسكت در اين پژوهش اسكتخراج معادالت ديناميكي به صكورت شكش درجه آزادي به دو روش الگرانژ و نيوتن اويلرانجام شده و به منظور ت صديق معادالت نتايج اين دو روش با يكديگر مقاي سه شدهاند در ادامه شبيه سازي و همچنين طراحي سي ستم كنترلي به دو روش فازي2 و روش گشتاور محاسبه شده3 براي مكعب خود تعادل در نرم افزار متلب انجام مي شود طراحي سي ستم براي ساخت در نرم افزارهاي نقشه كشي انجام مي شود دادههاي مورد نياز از اين طرح براي شبيه سازي استخراج مي شود نتايج كنترلكنندهها با يكديگر مقاي سه ميگردد و در انتها مراحل ساخت و انتخاب قطعات بيان ميگردد كلمات كليدي مكعب خود تعادل با چرخ هاي اينرسكككي كنترل غيرخطي كنترل فازي معادالت دي ناميكي شكككش درجه آزادي آونگ معكوس سه بعدي 1 Inertia wheel 2 Fuzzy 3 Computed torque
چكيده انگليسي :
80 Controller design of a three dimensional self balancing cube with inertial wheel actuator Mohammad Amin Chinaei Ma chinaei@me iut ac ir m amin chinaei@gmail com 989365447599 Date of Submission Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mostafa Ghayour ghayour@cc iut ac ir Saeed Behbahani behbahani@cc iut ac irAbstract Precise control of robots and object s orientation while balancing them is an importantissue in robotics and control science Humanoids some of transportation vehicles robotswith two wheels and inverse pendulum are several examplcs in which balancing is crucial In most of these robots restricting one or two degrees of freedom the robot balance isqacquired In these robots different actuators are used for balancing In this thesis basedon the inertial momentum of the wheel and inspired from inverse pendulum a selfbalancingthree dimensional cube is introduced This cube can balance on edges and corners Movingfrom one position to another i e from one edge or corner to another edge or corner is ofthe capabilies of this cube This cube moves and balances itself via three perpendicularinertail wheels actuated by three electrical motors This system consists of six degrees offreedom three of which is related to the orientation of the cube with respect to inertal frameand the next three is of rotaion of the inertial wheels The dynamics of the cube is highlynonlinear and nonlinear control techniques are required for controlling it This cube is usedin free floating systems and balancing objects similar to inverse pendulum In this workequations of the cube are obtained using Lagrangain and Newton Euler methods in sixdegrees of freedom and are compared to each other for verifying the results Twocontrollers based on fuzzy logic and computed torque methods are designed for this cubeand simulations are conducted in MATLAB Simulink This system is designed in CATIAand the data for simulation are obtained from it The results of the controllers are comparedto each other and finally the fabrication and parts selection are discussed Keywords self balancing cube with inertail wheels nonlinear control fuzzy control sixdegree of freedom dynamics equations three dimensional inverse pedulum
استاد راهنما :
مصطفي غيور، سعيد بهبهاني
