طراحی و پیاده سازی کنترل کننده فازی-وفقی برای مکانیزم ربات سه درجه-آزادی تری گلاید

در این تحقیق در ابتدا سینماتیک و دینامیک ربات موازی سه درجه آزادی فرز cnc، مورد مطالعه قرار گرفته و روابط سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر آن استخراج شده است. روابط سینماتیکی، با استفاده از قیود زنجیره هندسی بسته مکانیزم، بصورت جبری و دیفرانسیلی و معادلات دینامیکی با استفاده از روش لاگرانژ برای سیستم های مقید، استخراج شده اند. سپس نحوه حذف ضرایب لاگرانژ به کمک ماتریس مکمل متعامد و فرم کاهش یافته معادلات ارائه شده است. برای اطمینان از صحت معادلات بدست آمده، پاسخ معادلات دینامیکی و سینماتیکی با پاسخ مکانیزم شبیه سازی شده در بخش simmechanics نرم افزار matlab مقایسه شده و نتایج آن ارائه شده است. مکانیزم مورد بررسی دارای سه درجه آزادی لغزشی و عملا سه متغیر مستقل است. با کنترل این سه متغیر مستقل می توان ابزار فرزکاری را به نقطه موردنظر انتقال داد. در ادامه برای کاهش هزینه ی محاسبات و هزینه ی استفاده از حسگرهای اضافی، معادلات دینامیکی مکانیزم بر حسب متغیرهای حالت مستقل، خطی سازی شده است. هدف اصلی دنبال شده در این تحقیق طراحی کنترل کننده های گوناگون برای مکانیزم و مقایسه نتایج و پیاده سازی عملی آنها است. با توجه به این هدف در ابتدا یک کنترل کننده خطی به روش مفاصل مجزا، بدون در نظر گرفتن دینامیک کلی مکانیزم برای کنترل هر یک از محرک ها طراحی شده است. همانگونه که ذکر شد، در این کنترل کننده هر یک از محرک ها بصورت جداگانه بدون توجه به ارتباط آن با محرک های دیگر و نیروهای خارجی وارد بر آن کنترل می شود. کنترل کننده دیگری که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است،کنترل کننده غیرخطی فازی به روش takagi-sugeno است. در ابتدا مدل فازی t-s ارائه شده و نحوه ی طراحی کنترل کننده pdc و آنالیز پایداری سیستم کنترلی توضیح داده شده است. سپس کنترل کننده فازی مناسب برای مکانیزم مورد بررسی، طراحی شده و نتایج شبیه سازی آن آورده شده است. به منظور حذف خطای کنترل کننده فازی، در آخرین قدم از طراحی کنترل کننده، یک کنترل کننده فازی وفقی مبتنی بر مدل نیز برای سیستم طراحی شده است. کنترل کننده مفاصل مجزاء طراحی شده بر روی مکانیزم آزمایشگاهی پیاده سازی و نتایج آن ارائه شده است.