آقای سعید رفیعی نکو دانشجوی دکترای جناب آقای دکتر حبیب نژاد، روز چهارشنبه 95/2/22 از رساله دکترای خود تحت عنوان "کنترل بهینه غیرخطی زمان محدود برای بازوی مکانیکی همکار سیار به روش معادله ریکاتی وابسته به حالت" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 14 روز چهارشنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

این رساله به مطالعه مسئله کنترل بهینه غیرخطی به روش معادله ریکاتی وابسته به حالت در دو بخش تئوری کنترل و کاربرد می پردازد. بخش تئوری شامل گسترش معادله ریکاتی وابسته به حالت به شکل دیفرانسیلی برای تحقق کنترل در زمان محدود برای سیستم های متغیر با زمان با حالت و ورودی غیرخطی در دو بخش تنظیم کننده و مسئله تعقیب می شود. اعمال قید زمان محدود، منجر به تشکیل معادله دیفرانسیلی ریکاتی وابسته به حالت با شرط مرزی نهایی می گردد. روش های متنوعی برای حل شکل دیفرانسیلی معادله ریکاتی مطرح گردیده است از جمله انتگرالگیری به عقب، ماتریس انتقال حالت، حل بر مبنای معادله لیاپانوف با ریشه مثبت و منفی معادله ریکاتی. همچنین پایداری کنترل کننده و تحلیل روش های حل بیان شده است. ساختار تعقیب کننده منجر به دو دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی می شود: معادله دیفرانسیلی ریکاتی وابسته به حالت و معادله دیفرانسیلی پیشخور تعقیب. استقلال دو معادله از یکدیگر و پایداری کنترل کننده با استفاده از معیار پایداری لیاپانوف در طول مسیر اثبات شده است. پیاده سازی بخش کنترل در زمان محدود برای حل هر نوع بازوی مکانیکی دلخواه که در قوانین دناویت-هارتنبرگ صدق می کند برای دو حالت مفاصل صلب و انعطاف پذیر بیان شده است، تنها با وارد کردن پارامترهای دناویت-هارتنبرگ و مشخصات جرمی و اینرسی در برنامه عمومی تهیه شده. در بخش کاربرد معادله ریکاتی وابسته به حالت، دو بحث ربات همکار متحرک و تاثیر روش میدان پتانسیل بررسی می شوند. اتصال پنجه های بازوهای مکانیکی برای حمل یک جسم موجب بروز قیود تماس و پیچیدگی مسئله می گردد. تقسیم نیروی اعمالی جسم بین بازوها با استفاده از روش توزیع بهینه بار به منظور حذف ضرایب لاگرانژ انجام شده است. این روش امکان توزیع بار با نرخ دلخواه روی هر بازو را فراهم می کند. اعمال کنترل بهینه روی مدل یک ربات متحرک چرخدار با در نظر گرفتن قیود هولونومیک و غیرهولونومیک کاری دشوار و منجر به ناپایداری سیستم می گردد که روشی برای کنترل ربات های متحرک چرخدار مطرح شده است. وجود مانع در محیط های کاری بازوها و برخورد احتمالی چند سیستم مستقل رباتیکی موجب پیدایش بحث اجتناب از موانع و برخورد گردید که به حل و بررسی آن می پردازیم. روش زمان محدود برای بازوهای صلب و بازوهای با مفاصل انعطاف پذیر شبیه سازی و پیاده سازی عملی شده است. ربات شش درجه آزادی به عنوان مطالعه موردی برای بخش صلب و مدل کاهش یافته آن (سه درجه آزادی فضایی با ساختار پوما) برای بخش مفاصل انعطاف پذیر در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی و آزمایش عملی ربات همکار، دو بازو با ساختار پوما در فضای سه بعدی از ربات اسکات به عنوان یک مثال واقعی را در نظر می گیرد. مقایسه بین بازوهای همکار و غیر همکار ادعای افزایش چشمگیر ظرفیت حمل بار را تایید می کند.

 واژه‌های کلیدی: معادله ریکاتی وابسته به حالت، کنترل در زمان محدود، کنترل بهینه غیرخطی، ربات متحرک همکار.