Kvázi-holonóm mobilis robot analízíse és irányítása

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Harmati István
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

A diplomaterv keretében a BSc képzés alatt megépített mechatronikai rendszer mechanikai tulajdonságainak analízisét és hatékony módszerekkel való irányítását mutatjuk be. A mechatronikai rendszer egy speciális kialakítású mobilis robot (ún. Mobile Wheeled Pendulum), mely mindössze két kerékből és a kerekeket összekötő közbenső testből (inga) áll. A mechanikai felépítés a közbenső test gyengén csillapított lengését eredményezi a robot transzlációs mozgása során, így rendszer stabilizálásában a modern irányítási algoritmusok kulcsszerepet játszanak.

A dolgozat első felében a robotikai és irányításelméleti alkalmazásokban elterjedt holonom és anholonom rendszereket-, valamint a hagyományos rendszerekre épülő kváziholonom mechanikai rendszereket ismertetjük. Ezt követően elvégezzük a releváns rendszertechnikai analízist és meghatározzuk a mechatronikai rendszer nemlineáris dinamikus modelljét. A dolgozat második felében különböző irányítási módszereket tervezünk a rendszerhez és azok irányítási performanciáit hasonlítjuk össze. Vizsgálódásunkhoz két irányítási feladatot tűztünk ki, nevezetesen az egyensúlyozást (vagy balance control) és a lengés csillapító irányítást (vagy anti-sway control). Az irányítási módszerek közül pedig a klasszikus Kalman féle LQ(G) optimális irányítást, és a lágy számítási módszerekhez tartozó fuzzy logikán alapuló irányítást implementáltuk és teszteltük a valós mechatronikai rendszeren.

A feladat kidolgozása során állapotbecslőt tervezünk a rendszer nem mérhető állapotaihoz, ismertetjük az LQ problémát, majd a kidolgozott matematikai algoritmussal meghatározzuk az optimális irányítások visszacsatolási mátrixait. Továbbiakban ismertetjük a fuzzy logikai szabályozót, majd fuzzy logikai szabályozók kaszkád kapcsolásával irányítási struktúrákat tervezünk a rendszerhez. Az irányítási módszerek összehasonlításakor a szimulációs és implementációs eredményekre hivatkozunk. Az irányításokat a nominális szakasz paraméterekhez tervezzük, és azt vizsgáljuk, hogy az implementált algoritmusok mennyire robusztusak a bizonytalan inerciális paraméterek és külső zavarások jelenlétekor.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.