IR
۴۶۳۶پ
فارسی
IR
کنترل امپدانس محرک‌های ماهیچه‌ای پنوماتیکی با استفاده از کنترل‌کننده‌های غیرخطی و هوشمند
[پایان‌نامه]
Impedance Control of Pneumatic Muscle Actuator Using Nonlinear and Intelligent Controllers
/سینا خوش‌نوا
: مهندسی مکانیک
، ۱۴۰۱
۹۶ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک- طراحی کاربردی
۱۴۰۱/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
ماهیچه‌های مصنوعی از دسته محرک‌های خطی نرم در سیستم‌های هیدورلیکی و پنوماتیکی هستند که در مواردی از جمله دستگاه‌های فیزیوتراپی و انواع شبیه‌سازها استفاده می‌شوند .این نوع از محرک‌ها به دلیل ساختارشان وزن کمی داشته و بالاترین سطح ایمنی را نسبت به سایر محرک‌ها دارا می‌باشند .ماهیچه‌های مصنوعی از محفظه‌ی لاستیکی و گرد با دیواره نازک و رویه‌ی بافته شده که در دو انتها به بدنه محرک متصل شده، تشکیل شده‌اند .زمانی که محرک تحت فشار سیال قرار می‌گیرد، محفظه‌ی لاستیکی به صورت شعاعی منبسط می‌شود و به دلیل محدودیتی که رویه‌ی بافته شده برای این محرک ایجاد می‌کند حرکت انقباضی محوری مشابه با ماهیچه‌های بیولوژیکی به وجود می‌آید .در کاربردهای حساس مانند توانبخشی که به سطح بالایی از قابلیت اطمینان نیاز دارند، کنترل نیروی وارد شده از ربات بسیار حیاتی است، لذا کنترل امپدانس در این ماهیچه‌ها رویکرد جدیدی در کنترل سیستم‌های پنوماتیکی می‌باشد .با کنترل امپدانس مکانیزم و در نتیجه کنترل نیرو و موقعیت حاصله از آن در دستگاه‌های توانبخشی، می‌توان تجارب محیطهای مختلف را به بیمار ارائه نمود تا روند درمان تسریع یابد .استفاده از یک روش کنترلی قوی عملکرد سیستم‌های پنوماتیک را که از طریق روش‌های امپدانس کنترل می‌شوند بهبود می‌بخشد .از آنجایی که در این حالت لازم است نیرو و موقعیت به طور همزمان کنترل شوند و از آنجایی که مقادیر نیرو و موقعیت در هر زمان به یکدیگر وابسته‌اند، دستیابی به مقادیر دقیق مورد نظر نیرو و موقعیت بسیار مشکل است .در کنترل امپدانس روش کار بدین گونه است که نیرو و موقعیت به طور جداگانه کنترل نمی‌شوند بلکه سعی بر این است تا رابطه دینامیکی بین این دو کنترل گردد .در این پژوهش از شیر نازل - پره با محرک پیزوالکتریک و محفظه‌ی ایزوترمال استفاده خواهد شد تا قابلیت های این شیر جدید جهت کنترل امپدانس نیز مورد ارزیابی قرار گیرد .ابتدا معادلات دینامیکی شیر مورد استفاده و ماهیچه‌ی پنوماتیکی مورد پژوهش استخراج شده و بعد از شبیه‌سازی معادلات بدست آمده در محیط نرم افزار متلب/سیمولینک، براساس پژوهش‌های منتخب قبلی صحت مدل‌سازی انجام شده مورد بررسی قرار خواهد گرفت .سپس برای کنترل امپدانس سیستم مورد نظر با استفاده از روش‌های کنترلی غیرخطی و هوشمند، کنترل‌کننده مناسبی طراحی خواهد شد .در ادامه کنترل‌کننده‌ی طراحی شده نیز در کنار مدل دینامیکی سیستم در محیط نرم افزار سیمولینک، پیاده‌سازی خواهد شد تا با شبیه‌سازی کل سیستم کنترلی از کارکرد آن اطمینان حاصل گردد .با مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی، با تحقیقات منتخب پیشین مشابه، مزایا و یا محدودیت‌های روش انتخابی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت .
Artificial muscles are soft linear actuators in hydraulic and pneumatic systems that are used in cases such as physiotherapy devices and simulators. Due to their structure, this type of actuator is light in weight and has the highest level of safety compared to other actuators. Artificial muscles consist of a thin-walled, round rubber casing with a woven top that is connected to the actuator body at both ends. When the actuator is subjected to fluid pressure, the rubber housing expands radially and due to the restriction that the woven upper creates for the actuator, an axial contraction movement similar to biological muscles occurs. In sensitive applications such as rehabilitation that require a high level of reliability, controlling the force input from the robot is very vital, so impedance control in these muscles is a new approach to controlling pneumatic systems. By controlling the impedance of the mechanism and as a result, controlling the resulting force and position in the rehabilitation devices, it is possible to provide the experience of different environments to the patient to accelerate the treatment process. The use of a robust control method improves the performance of pneumatic systems that are controlled through impedance methods. Since in this case, it is necessary to control the force and position simultaneously, and since the values of force and position are dependent on each other at any time, it is very difficult to achieve the exact desired values of force and position. In impedance control, the working method is such that force and position are not controlled separately, but the dynamic relationship between the two is controlled. In this research, a Nozzle-Flapper valve with a piezoelectric actuator and isothermal chamber will be used to evaluate the capabilities of this new valve for impedance control. First, the dynamic equations of the used valve and the pneumatic muscle under research are extracted, and after simulating the obtained equations in the MATLAB/Simulink software environment, based on previously selected research, the accuracy of the modeling will be investigated. Then, to control the impedance of the desired system, a suitable controller will be designed using non-linear and intelligent control methods. Next, the designed controller will be implemented along with the dynamic model of the system in the Simulink software environment to ensure its functionality by simulating the entire control system. By comparing the results of the simulation, with the selected previous similar research, the advantages or limitations of the chosen method will be evaluated.
ba
Impedance Control of Pneumatic Muscle Actuator Using Nonlinear and Intelligent Controllers
محرک‌های ماهیچه‌ای
کنترل امپدانس
کنترل‌کننده‌ی غیرخطی و هوشمند
muscle actuators, impedance control, nonlinear and intelligent controller
محرک‌های ماهیچه‌ای، کنترل امپدانس، کنترل‌کننده‌ی غیرخطی و هوشمند
خوش‌نوا، سینا
کمالی، محمدرضا، استاد راهنما
ایران
20230813
مکانیک ،۸۰۵۱۴ ،۱۴۰۱
دنمشوه و ی‌طخریغ ی‌اهه‌دننکل‌رتنک زا ه‌دافتسا اب ی‌کیتامونپ ی‌اه‌چیهام ی‌اهک‌رحم س‌نادپما ل‌رتنک.pdf
عادی
عادی
21068.pdf
p80514.pdf
0
ایمانی
متن
0
پ۴۶۳۶
فارسی
نمایه‌سازی قبلی
pe
TF
92029
1
a
Y
