طراحی، ساخت و کنترل سیستم نمایش لمسی با کاربرد ویژه در سیستم کنترل لودینگ شبیه ساز پرواز

امروزه در صنایع به صورت گسترده از سیستم های رباتیک استفاده می شود که توسط انسان و از راه دور هدایت می شوند. در بسیاری از موارد انسان باید درک درستی از میزان نیروی اعمالی توسط رباتی که هدایت می کند، داشته باشد. بنابراین سرمایه گذاری های فراوانی برای پیاده سازی انواع روش های بازخورد نیرو بوسیله ی سیستم های "نمایش لمسی" انجام شده است. این سیستم ها علاوه بر ایجاد بازخورد نیرو در سیستم های واقعی برای شبیه سازی محیط های مجازی به منظور آموزش و یا مقاصد دیگر نیز استفاده می شوند. یکی از این کاربردها در سیستم های کنترل لودینگ شبیه سازهای پرواز است. سیستم های کنترل لودینگ فرامین خلبان را دریافت کرده و به نرم افزار دینامیک پرواز گزارش می دهند و سپس نیروی محاسبه شده توسط این نرم افزار را روی دست خلبان اعمال می-کنند تا درک صحیحی از میزان نیرویی که هنگام پرواز باید اعمال کند، داشته باشد. در این پایان نامه موضوع طراحی و ساخت یک سیستم نمایش لمسی با کاربرد ویژه در سیستم کنترل لودینگ شبیه ساز پرواز دنبال شده است. ابتدا با بررسی سیستم کنترل هواپیما، وظایف سیستم کنترل لودینگ بیان شده است. سپس با بررسی مکانیزم های مختلفی که در دنیا برای سیستم های کنترل لودینگ استفاده شده است، سه طرح کلی برای این مکانیزم منظور شده و با بررسی مزایا و معایب هر کدام از آن ها، طرح مکانیزم الکتریکی انتخاب شده است. در ابتدا برای بررسی تاثیر پارامترهای طراحی بر عمل کرد این سیستم، مکانیزم یک درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که هر چه ضریب تبدیل و لختی مکانیزم بیشتر باشد، سیستم کندتر عمل خواهد کرد. در ادامه یک مکانیزم دو درجه آزادی الکتریکی برای سیستم کنترل لودینگ طراحی و ارائه شده است. این مکانیزم که بر اساس مقاومت کنترل شده ی یک موتور الکتریکی در مقابل حرکت کار می کند، برای اولین بار در دنیا طراحی شده است. سینماتیک این مکانیزم که کاملا غیر خطی است، به سه روش تحلیل شده و پس از انطباق نتایج این شبیه سازی ها و اطمینان از درستی مدل مکانیزم در محیط simmechanics، از این مدل برای تحلیل دینامیکی و دیگر تحلیل های سیستم استفاده شده است. با توجه به زمان بری شبیه سازی سینماتیکی و دینامیکی سیستم با این مدل از مکانیزم، استفاده از آن در کارهای عملی به صورت بهنگام میسر نیست. بلکه در کاربردهای عملی به جای مدل مکانیزم در محیط simmechanics، از مدل-های شبکه عصبی از مکانیزم استفاده شده است. برای این منظور ابتدا به صورت نابهنگام داده های تحلیل های سینماتیکی و دینامیکی مکانیزم از مدل مکانیزم در محیط simmechanics استخراج شده و سپس شبکه های عصبی آموزش داده شده اند که با سرعت بسیار بالاتر می توان در شبیه سازی های سیستم برای تحلیل های سینماتیک مستقیم و دینامیک معکوس مکانیزم از آن ها استفاده کرد. برای بستن حلقه ی کنترلی سیستم، یک کنترل کننده شبکه عصبی narma-l2 برای کار با سیستم آموزش داده شده و از آن به عنوان بلوک انسان استفاده شده است. در نهایت مکانیزم کامل ساخته شده است. در این مکانیزم از سروو موتورهای ac برای اعمال نیرو و از بال اسکرو برای انتقال و تبدیل نیرو استفاده شده است. برنامه های کنترلی مورد نیاز سیستم به صورت عملی در نرم افزار labview نوشته شده و ارتباط بین این نرم افزار با درایو موتورها بواسطه ی کارت های جمع آوری داده ی advantech انجام شده است. در نهایت اگرچه مکانیزم ساخته شده به دلیل مشکلات ساختی عمل کرد کامل مورد انتظار را ارائه نکرد، اما به عنوان اولین نمونه ی ساخته شده عمل کرد قابل قبولی از خود نشان می دهد.