طراحی کنترل کننده تطبیقی برای سیستم های تله اپراتوری غیرخطی با تاخیر متغیر با زمان

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 می توان از سیستم های تله اپراتری 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 روبات های مذکور، تاخیر وجود دارد که این تاخیر مهمترین چالش در پایداری مجموعه سیستم تله اپراتوری و میزان کارایی آن می باشد. میزان کارایی که در ادبیات سیستم های تله اپراتری با مفهوم شفافیت بیان می شود، به معنی میزان احساس کاربر از محیط کاری می باشد که در فاصله دورتر از کاربر قرار گرفته است و منظور از پایداری سیستم تله اپراتوری، کراندار ماندن خطای ردیابی بین رفتار روبات های موجود در سیستم تله اپراتوری می باشد. به منظور افزایش میزان شفافیت سیستم، می بایست از محیط کاری اطلاعات کافی به دست آورده و به کاربر منتقل کرد. این اطلاعات را می توان توسط سنسورهای مختلف مانند دوربین ها، سنسورهای نیرو و سنسورهای موقعیت اندازه گیری کرده و به کاربر انتقال داد. معمولا در سیستم های تله اپراتوری با پهنای باند محدود انتقال اطلاعات، ارسال اطلاعات بصری باعث افزایش تاخیر و پیامد آن افزایش پیچیدگی مساله کنترل در کاربردهای مختلف سسیتم تله اپراتوری می شود. بنابراین در اینگونه سیستم ها معمولا از سنسورهای بصری استفاده نمی شود و فقط اطلاعات نیرو و موقعیت جهت طراحی کنترل کننده به منظور پایدارسازی و افزایش میزان شفافیت سیستم تله اپراتوری مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم های تله اپراتوری دو طرفه، متشکل از دو روبات، کنترل کننده های روبات ها 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 می شود. هدف کنترل کننده های روبات های فرمانده و اسلیو، تضمین اهداف کنترلی شامل پایداری کل مجموعه سیستم تله اپراتوری و شفافیت آن می باشد. در این رساله، روش طراحی کنترل کننده غیرخطی برای سیستم های تله اپراتوری دو طرفه با تاخیر متغیر با زمان مورد بررسی قرار می گیرد. مدل دینامیکی استفاده شده برای روبات های فرمانده و فرمانبر به منظور طراحی کنترل کننده و تحلیل پایداری مجموعه سیستم تله اپراتوری، مدل غیر خطی بوده با ویژگی های مشخص می باشد. همچنین در تمامی روش های کنترلی پیشنهادی جدید در این رساله، تاخیر موجود در کانال انتقال اطلاعات بین روبات های فرمانده و فرمانبر متغیر با زمان و نامتقارن می باشد. در این رساله، در فصل اول مقدمه ای بر سیستم تله اپراتوری بیان شده و در فصل دوم سیستم تله-اپراتوری با تاخیر موجود در کانال انتقال اطلاعات و روش های موجود برای پسیو کردن سیستم تله اپراتوری مورد مطالعه قرار می گیرد. 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 شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی روش پیشنهادی آورده شده است. در فصل سوم روش طراحی کنترل کننده تطبیقی برای سیستم های تله اپراتوری 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 تله اپراتوری با تاخیر متغیر با زمان در کانال انتقال اطلاعات همراه با شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی مربوطه آورده شده است. در فصل چهارم، مساله اشباع محرک در مفاصل روبات های سیستم تله اپراتوری مورد بررسی قرار می گیرد و روش کنترلی جدیدی برای برخورد با مساله اشباع محرک های روبات ها در سیستم تله اپراتوری با تاخیر متغیر با زمان معرفی شده و در ادامه، شبیه سازی 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 تله اپراتوری با تاخیر متغیر با زمان پرداخته شده و شبیه سازی 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 می باشند. شایان ذکر است که تمامی نتایج آزمایشگاهی موجود در این رساله در آزمایشگاه تله روباتیک دانشگاه آلبرتا کانادا انجام شده است.