کنترل مسیر یک توپ بر روی صفحه متحرک ربات موازی rrs

صحه گذاری و بررسی عملکرد کنترلرهای طراحی شده برای مهندسین کنترل یکی از مهمترین مراحل تحقیق و پژوهش است. با توجه به آنکه پیاده سازی کنترلر به صورت عملی روشی مناسب برای این منظور می باشد، آنها همواره تلاش نموده اند سیستمی را به عنوان محک طراحی کرده و به بهره-برداری برسانند. از قدیمی ترین این محک ها می توان به سیستم پاندول معکوس اشاره نمود که در منابع و مراجع بسیار مورد ارجاع قرار گرفته است. یکی دیگر از این محک ها که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، سیستم توپ و صفحه ای می باشد که هدف از آن کنترل مسیر مطلوب توپ است که با حرکت دادن مجری نهایی مکانیزم موازی سه درجه آزادی 3rrs صورت می پذیرد. اولین گام در طراحی چنین سیستمی، مدل سازی حرکت توپ و صفحه، بدست آوردن معادلات قیود و سینماتیک معکوس مکانیزم موازی می باشد که با در نظر گرفتن محور آنی دوران و رابطه ردریگز میسر شده است. سپس معادلات حاکم بر توپ با در نظر گرفتن فرضیاتی از جمله عدم لغزش توپ روی صفحه یا ثابت ماندن ارتفاع توپ در نقاط مختلف بدست آمده است. با فرض کوچک ماندن زاویه صفحه، این معادلات در دو راستای اصلی از هم مستقل می شوند و این فرض ما را قادر می سازد تا طراحی کنترلرها را به صورت مجزا در هر راستا دنبال کنیم. کنترلر خطی pd با کمک روش جایابی قطب ها طراحی شده و همچنین نشان داده ایم چگونه در سیستم مورد نظر افزایش ضرایب تناسبی و مشتق گیر باعث بهبود عملکرد سیستم و کاهش دامنه خطا می شود. در ادامه کنترلر lqr و دو نمونه کنترلر فازی نیز در این راستا طراحی و شبیه سازی شده اند. گام بعدی پیاده سازی و مقایسه نتایج آن با نتایج بدست آمده از شبیه سازی است، این مرحله با مشکلاتی همراه بوده که مهم ترین آنها را می توان به وجود آمدن اعوجاج در صفحه مجری نهایی و پایین بودن نرخ نمونه برداری و محاسبات ذکر کرد. این اعوجاج به صورت رویه ای مدل سازی شده و اثرات آن به صورت نرم افزاری کمرنگ شده است. برخلاف شبیه سازی ها بهره های کنترلی بزرگ در پیاده سازی باعث ناپایدار شدن سیستم می شود که علت آن را می توان پایین بودن نرخ نمونه برداری ذکر نمود. در نهایت در پیاده سازی ها کنترلرهای ساده تر به علت بار محاسباتی کمتر جواب های قابل قبول تری داشتند. علیرغم اینکه بهترین نتایج بدست آمده از کنترلرهای خطی با حدود 7% خطا همراه هستند. اما این خطا با شبیه سازی ها همخوانی داشته و مویدی برای آن محسوب می شود.