عنوان

طراحی کنترل‌کننده تطبیقی برای سیستم‌های تله‌اپراتوری غیرخطی با تاخیر متغیر با زمان

Number

‭۳۵۴۲پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی کنترل‌کننده تطبیقی برای سیستم‌های تله‌اپراتوری غیرخطی با تاخیر متغیر با زمان

First Statement of Responsibility

/فرزاد هاشم زاده

Name of Publisher, Distributor, etc.

تبریز: دانشگاه تبریز ، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، گروه کنترل

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۵۳‬‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی برق

Date of degree

‮‭۱۳۹۱/۰۴/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز: دانشگاه تبریز ، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، گروه کنترل

Text of Note

به منظور درک و شناخت محیط های کاری متنوع و همچنین انجام کارهای پیشرفته مانند ماموریت-های فضایی، ماموریت های زیردریایی، کاربردهای پزشکی و غیره می‌توان از سیستم های تله‌اپراتری به عنوان رابط کاربر با محیط کاری، استفاده کرد .معمولا به دلیل فاصله زیاد بین روبات های موجود در سیستم تله-اپراتوری، در انتقال اطلاعات بین روبات‌های مذکور، تاخیر وجود دارد که این تاخیر مهمترین چالش در پایداری مجموعه سیستم تله‌اپراتوری و میزان کارایی آن می‌باشد .میزان کارایی که در ادبیات سیستم‌های تله‌اپراتری با مفهوم شفافیت بیان می‌صشود، به معنی میزان احساس کاربر از محیط کاری می‌باشد که در فاصله دورتر از کاربر قرار گرفته است و منظور از پایداری سیستم تله‌اپراتوری، کراندار ماندن خطای ردیابی بین رفتار روبات‌های موجود در سیستم تله‌اپراتوری می‌صباشد.به منظور افزایش میزان شفافیت سیستم، می‌بایست از محیط کاری اطلاعات کافی به دست آورده و به کاربر منتقل کرد .این اطلاعات را می‌صتوان توسط سنسورهای مختلف مانند دوربین‌ها، سنسورهای نیرو و سنسورهای موقعیت اندازه گیری کرده و به کاربر انتقال داد .معمولا در سیستم‌صهای تله‌صاپراتوری با پهنای باند محدود انتقال اطلاعات، ارسال اطلاعات بصری باعث افزایش تاخیر و پیامد آن افزایش پیچیدگی مساله کنترل در کاربردهای مختلف سسیتم تله‌اپراتوری می‌صشود .بنابراین در اینگونه سیستم‌ها معمولا از سنسورهای بصری استفاده نمی‌شود و فقط اطلاعات نیرو و موقعیت جهت طراحی کنترل کننده به منظور پایدارسازی و افزایش میزان شفافیت سیستم تله‌اپراتوری مورد استفاده قرار می‌گیرد سیستم‌های تله‌اپراتوری دو طرفه، متشکل از دو روبات، کنترل کننده های روبات‌ها و کانال انتقال اطلاعات می باشند که یکی از روبات ها که با کاربر در ارتباط است روبات فرمانده نامیده شده و روبات دیگر که با محیط کاری در ارتباط است، روبات فرمانبر نامیده می‌شود .هدف کنترل کننده‌های روبات های فرمانده و اسلیو، تضمین اهداف کنترلی شامل پایداری کل مجموعه سیستم تله‌اپراتوری و شفافیت آن می‌صباشد.در این رساله، روش طراحی کنترل کننده غیرخطی برای سیستم های تله‌اپراتوری دو طرفه با تاخیر متغیر با زمان مورد بررسی قرار می‌گیرد .مدل دینامیکی استفاده شده برای روبات های فرمانده و فرمانبر به منظور طراحی کنترل‌کننده و تحلیل پایداری مجموعه سیستم تله‌اپراتوری، مدل غیر خطی بوده با ویژگی‌های مشخص می‌صباشد .همچنین در تمامی روش های کنترلی پیشنهادی جدید در این رساله، تاخیر موجود در کانال انتقال اطلاعات بین روبات‌های فرمانده و فرمانبر متغیر با زمان و نامتقارن می‌باشد.در این رساله، در فصل اول مقدمه‌ای بر سیستم تله‌اپراتوری بیان شده و در فصل دوم سیستم تله-اپراتوری با تاخیر موجود در کانال انتقال اطلاعات و صهای موجود برای پسیو کردن سیستم تله‌اپراتوری مورد مطالعه قرار می‌گیرد .در فصل دوم، روش پیشنهادی جدید برای پسیو کردن کانال انتقال اطلاعات و همچنین مدل سازی تاخیر متغیر با زمان با اغتشاش کانال همراه با تاخیر ثابت، بیان شده و شبیه‌سازی و نتایج آزمایشگاهی روش پیشنهادی آورده شده است .در فصل سوم روش طراحی کنترل کننده تطبیقی برای سیستم‌های تله‌اپراتوری با تاخیر ثابت در کانال انتقال اطلاعات مورد مطاله قرار گرفته و در ادامه فصل سوم، روش پیشنهادی جدیدی برای طراحی کنترل کننده تطبیقی برای سیستم تله‌اپراتوری با تاخیر متغیر با زمان در کانال انتقال اطلاعات همراه با شبیه‌سازی و نتایج آزمایشگاهی مربوطه آورده شده‌صاست .در فصل چهارم، مساله اشباع محرک در مفاصل روبات های سیستم تله‌اپراتوری مورد بررسی قرار می‌صگیرد و روش کنترلی جدیدی برای برخورد با مساله اشباع محرک‌ه ای روبات ها در سیستم تله‌اپراتوری با تاخیر متغیر با زمان معرفی شده و در ادامه، شبیه‌سازی و نتایج آزمایشگاهی کنترل ک‌ننده پیشنهادی جدید آورده شده است .در فصل پنجم، به بررسی و ارایه روش کنترلی جدید برای ردیابی هم زمان موقعیت و نیرو در سیستم تله‌اپراتوری با تاخیر متغیر با زمان پرداخته شده و شبیه‌سازی و نتایج آزمایشگاهی مربوطه آورده شده است که منظور از ردیابی موقعیت و نیرو، به ترتیب ردیابی موقعیت های مفاصل بین روبات های فرمانده و فرمانبر و ردیابی نیروهای اعمالی از طرف کاربر و محیط کاری می‌باشند .شایان ذکر است که تمامی نتایج آزمایشگاهی موجود در این رساله در آزمایشگاه تله‌روباتیک دانشگاه آلبرتا کانادا انجام شده است.

Text of Note

Using a teleoperation system, a human operator controls a local robot in order to carry out tasks in a remote environment via a remote robot. Applications of telerobotic systems vary from telesurgery to space manipulation. The operator's task performance in teleoperation is greatly enhanced if haptic feedback about interaction occurring between the remote robot and the remote environment is provided to the human operator through the local robot. Such teleoperation systems are called bilateral as information flows in two directions between the operator and the remote environment. In telerobotic applications with a distance between the local and remote robots, there will be a time delay in the communication channel of the system. This delay can destabilize the telerobotic system. In practice, the communication delay can be time varying and asymmetric in forward and backward paths between the operator and the remote environment. Clearly, this time-varying asymmetric delay requires appropriate compensation to ensure the stability and transparency of the teleoperation system. Control schemes have been developed to compensate for the time delay, most of which are based on the passivity theory. Passivity based control schemes are inspired from energy interaction between interconnected systems. Anderson and Spong proposed scattering schemes based on the passivity theory. A similar passivity-based scheme is the wave variable formulation for two port networks proposed by Niemeyer and Slotine. These passivity based approaches can guarantee the passivity of bilateral teleoperation systems only for constant time delays. The scattering and the wave variable approaches are the best known methods in the passivity based control framework, and have been the subject of recent studies concerning teleoperation under varying delays.In this thesis two new methods is provided in chapter II, one guarantees the passivity of the channel in the presence of time varying delay and another models the time varying delay with the a constant time delay with a disturbance added to the channel. In chapter III a new adaptive controller in bilateral teleoperation with varying time delay is presented. In chapter IV a new controller is developed to cope with actuator saturation in bilateral teleoperation with varying time delay and a new controller to guarantee both position and force tracking in bilateral teleoperation in provided in the chapter V of the thesis.

Teleoperation

Time varying delay

Wave variable

Synchronization

Adaptive

Asymptotic stability

Passivity

Robot

Lyapunov-Krasovski

هاشم زاده، فرزاد

علیزاده، قاسم، استادراهنما

بادامچی زاده،محمد علی، استادمشاور

توکلی، مهدی، استادمشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی