مدل سازی دینامیکی و کنترل مقاوم یک میکرو روبات از جنس عملگرهای پلیمری سریع (ppy)

چکیده رساله: در این رساله به تحلیل دینامیکی و کنترل مقاوم یک میکرو روبات از جنس عملگرهای پلیمری سریع (polypyrrole) پرداخته می شود. عملگرهای پلیمری سریع را می توان برای دستیابی به موقعیت دهی دقیق در مقیاس میکرومتر بکار برد. آنها همچنین دارای طیف وسیعی از کاربرد ها در روبات های الهام گرفته از طبیعت و دستگاه های پزشکی هستند. تحقیقات گسترده ای در زمینه مدل سازی دینامیک الکتروشیمیایی این عملگرها انجام شده است. با این حال دینامیک مکانیکی آنها ناشناخته باقی مانده است. در این رساله ، برای اولین بار یک مدل دینامیکی و تحلیلی به نام مدل تحلیلی دینا میکی چند حوزه ای برای عملگر های مذکور ارائه شده است و صحت مدل پیشنهاد شده با توجه به نتایج تجربی موجود بررسی می شود. سپس به مدل سازی یک میکرو روبات با توجه به نتایج بدست آمده از مرحله قبل پرداخته می شود. مدل ارتعاشات روبات با استفاده از روش تحلیلی ، روش ریتز و روش زیر سازه ای رایلی-ریتز-میرویچ بدست می آید و با هم مقایسه می شود. مدل دینامیک روبات به عنوان یک سیستم دو- ورودی دو-خروجی مورد بررسی قرار می گیرد و به عنوان عدم قطعیت یک جرم متمرکز متغیر در انتهای روبات در نظر گرفته می شود که می تواند مصداق عملی از جابجا کردن بارهای متفاوت توسط روبات باشد. در بخش کنترل از یک روش کنترل مقاوم به نام تئوری فیدبک کمی (qft) استفاده می شود. در مرحله اول به کنترل عملگرهای پلیمری سریع می پردازیم. در این بخش با توجه به در نظر گرفتن دینامیک عملگرهای پلیمری سریع به عنوان یک سیستم پارامتر توزیع یافته به دنبال طراحی کنترلر مقاوم با استفاده از تئوری فیدبک کمی با توجه به عدم قطعیت های موجود در سیستم ناشی از تغییر پارامترهای آن و تغییر موقعیت فضایی نقاط حسگر، عملگر، اغتشاش، و هدف کنترل هستیم. و سپس به کنترل مقاوم موقعیت میکرو روبات به عنوان یک سیستم دو- ورودی دو-خروجی می پردازیم. هدف طراحی کنترلر و پیش فیلتر مناسب برای میکرو روبات دو بازویی با توجه به جرم متمرکز متغییر در انتهای روبات است به نحوی که انتهای روبات بتواند مسیرهای دلخواه را در صفحه تعقیب کند و همچنین نیروهای اغتشاش را دفع نماید.