پروژه کارشناسی طراحی و پياده سازی كنترلگر موقعيت برای روبات كشسان ‌مفصل با لحاظ مسئله اشباع عملگر

در اين پژوهش مسئلة كنترل روبات كشسان‌مفصل با لحاظ محدوديت اشباع عملگر مورد بررسي دقيق قرار گرفته است. بدين منظور با استفاده از دو رويکرد مختلف روشهايي براي حل آن ارائه شده است. در ادامه با استفاده از شبيه‌سازيهاي مختلف عملكرد روشهاي ارائه شده بررسي و سپس پايداري مقاوم ساختار پيشنهادي به صورت نظري اثبات شده است. در پايان صحت ادعاهاي نظري با پياده‌سازي عملي بر روي يك روبات كشسان‌مفصل دو درجه آزادي مورد تأييد قرار گرفته است. 

در اين پژوهش دو مجموعه نوآوري به انجام رسيده است. در مجموعة اول ابتدا يك روش كلي با عنوان «حلقة ناظر» براي برخورد با مسئلة اشباع ارائه شده است. اين روش بر روي سيستمهاي مختلفي پياده شده تا نشان داده شود كه مستقل از مدل مي‌باشد. سپس يك ساختار كنترل تركيبي همراه با حلقة ناظر براي روباتهاي كشسان‌مفصل ارائه شده تا نشان داده شود كه روش ارائه شده براي كاربرد اصلي مورد نظر پروژه (يعني روبات كشسان‌مفصل) عملكرد مناسبي را در حضور اشباع ايجاد مي‌كند. در ادامة اين پژوهش به اثبات نظري پايداري براي ساختار «تركيبي + ناظر» پرداخته‌ايم. سپس براي اينكه قابليت پياده‌سازي روش ارائه شده نشان داده شود آن را بر روي يك روبات كشسان‌مفصل كه در راستاي همين پژوهش طراحي و ساخته شده است پياده نموده‌ايم.

مجموعه نوآوري دوم ارائة رويكرد ديگري براي مقابله با اثرات اشباع در روباتهاي كشسان‌مفصل بر پاية روشهاي بهينة چند منظوره مبتني بر نرمهاي H2 و H است. در اين روشها براي مقاوم بودن كنترلگر از بهينه‌سازي H سود جسته و براي كم كردن دامنة كنترل و جلوگيري از اشباع عملگر، نرم سيگنال كنترلي نيز در فرايند بهينه‌سازي در نظر گرفته شده است. براي طراحي عددي از تبديل مسئله به LMI و روشهاي عددي متناظر با آن استفاده شده است. همچنين جهت نشان دادن كاراييِ روش در عمل، پياده‌سازي آن بر روي روبات مذكور انجام پذيرفته است.