منابع اصلی خطا در یک سیستم ناوبری ( mems)، نویزها، اغتشاشات و عدم قطعیت در پارامترهای کالیبراسیون هستند؛ علاوه بر کالیبراسیون سیستم اینرسی، سیستم های کمکی به منظور افزایش دقت ناوبری استفاده می شوند. در تخمین پارامتر های متغیر با زمان ضروری است که مرتبه ی تحریک پایای مربع ماتریس رگرسور، از تعداد پارامترها کمتر نباشد؛ در این رساله نشان داده می شود که درگیر کردن ماتریس کسینوسی سمت در مدل رگرسور تخمین، مرتبه ی تحریک پایای سیستم و احتمال همگرایی را افزایش می دهد. تخمین زن حداقل مربعات بلوکی فازی که دارای طول پنجره ی لغزشی متغیر است و در این رساله با عبارت اختصاری ( fvlsw bls) از آن یاد می شود به منظور تخمین بلا درنگ پارامترهایی از سیستم، که تحت تغییرات سریع و یا تدریجی هستند ارایه می شود. ایده ی اصلی این روش، استفاده از ترکیب فازی چندین روش آشکارساز تغییرات است که شامل مکانیزم های نسبت حداکثر احتمال و خطای متوسط پارامتر ها است؛ این دو مکانیزم و توابعی از نرخ تغییرات آن ها، به عنوان ورودی های سیستم فازی آشکارساز تغییر و خرابی در نظر گرفته می شوند. خروجی سیستم فازی، شامل یک ضریب فراموشی و طول دو پنجره ی لغزشی است که برای به روزرسانی مکانیزم های آشکارساز ورودی و الگوریتم تخمین حداقل مربعات بلوکی استفاده می شوند. نشان داده می شود که عملکرد تخمین زن فازی (fvlsw bls)، بهتر از عملکرد تخمین زن مشابه غیرفازی است؛ در مواقعی که قدرت نویز ها قابل ملاحظه می شود کارآمدی روش ارایه شده بیشتر مشخص می شود.در ادامه، فیلتر کالمن مقید شده با قید غیرخطی کواترنیون، برای سیستم تعیین سمت- تراز ارایه می شود و با استفاده از نرم افزارهای مختلف ، به شکل های عددی و تحلیلی طراحی می شود. مدل فازی (ts) سیستم تعیین سمت- تراز به روش تقریب ناحیه ی غیرخطی انجام شده، و فیلترسازی h? غیرخطی برای تخمین سمت و تراز طراحی می شود. در فیلتر بدیع فازی h? (fh?)، با استفاده از اطلاعات اندازه گیری ها و الگوریتم های نوین تشخیص خرابی، علاوه بر ماتریس های طراحی که مشابه ماتریس های نویز فیلتر کالمن هستند سطح عملکرد فیلتر نیز به شکل درون خطی به روزرسانی می شود؛ لذا تخمین زوایای سمت و تراز خودروها در حرکت های شتاب دار و تحت تاثیر اغتشاشات مغناطیسی، با دقت بیشتری نسبت به فیلتر های استاندارد h? انجام می شود. برای ساده تر شدن پیاده سازی سخت افزاری، دو تخمین زن جداگانه ی fh? برای محاسبه ی زوایای تراز و سمت از شمال در نظر گرفته می شوند. پس از ارزیابی عملکرد تخمین زن های حالت و پارامتر، با انجام شبیه سازی های مونت-کارلو، آزمایش های میدانی با سه نوع خودرو انجام می شود تا کارآمدی تخمین زن های ارایه شده برای سیستم تعیین سمت- تراز، صحه گذاری شود. سیستم های نصب شده روی خودروها شامل دو نوع وارداتی و ساخت داخل هستند. در آزمایش های خودروی پیکان که شتاب غیر جاذبه ای زیاد نیست تفاوت تخمین های به دست آمده از فیلترهای h? و fh? تعمیم یافته قابل ملاحظه نمی شود و ممکن است به علت محافظه کارانه بودن تخمین زن fh?، خطای آن در بعضی مواقع حتی از خطای فیلتر h? کمی بیشتر شود؛ اما جبران اغتشاشات مغناطیسی با استفاده از تخمین زن h? و ( fvlsw bls) نتایج محسوسی در همه ی آزمایش ها دارد. در آزمایش های خودرو ون که مسیرهای شیب دار با شتاب زیادی طی می شوند خطای تخمین فیلتر fh? به مراتب کمتر از خطای فیلتر h? است؛ این نتایج از آزمایش های هر دو سیستم وارداتی و داخلی به دست می آیند.

یکی از مهمترین عوامل حوادث جاده ای که یک خودرو با آن مواجه می شود، ناپایداری خودرو به هنگام انجام برخی از مانورها است. بحرانی ترین این مانورها ترکیبی از مانور ترمزگیری و فرمان دهی به خودرو هستند. عمده ناپایداری ها، ناپایداری جانبی و ناپایداری درجه آزادی یاو خودرو است. این ناپایداری ها در اثر وارد شدن اغتشاش کوچکی به خودرو به خصوص به هنگام قفل شدن تایر بوجود می آید. بررسی های عددی زیادی بر روی پایداری و کنترل خودرو انجام شده است. اما کمتر به کارهای تحلیلی پرداخته شده است. در این پروژه، به بررسی تحلیل پایداری خودرو به هنگام ترمزگیری در دور زنی پایا پرداخته می شود. روشی که برای تحلیل پایداری خودرو استفاده شده است، روش دوم لیاپانوف و خودروی مورد بررسی یک خودروی سه درجه آزادی با درجات آزادی سرعت جانبی (lateral)، سرعت زاویه ای یاو (yaw) و سرعت زاویه ای رول (roll) است. مدل ارایه شده با استفاده از مدل عددی چهارده درجه آزادی موجود در آزمایشگاه تحقیقاتی سیستم های دینامیکی و کنترل، صحه گذاری شده است. پس از اطمینان از صحت مدل، تحلیل پایداری در سه حالت ترمزگیری بدون قفل شدن تایرها، ترمزگیری به هنگام قفل شدن چرخ های جلو و ترمزگیری به هنگام قفل شدن چرخ های عقب انجام می شود. سرانجام با تعیین نقش پارامترهای دینامیکی مانند زاویه فرمان، سرعت طولی، شتاب ترمزگیری و پارامترهای فیزیکی مانند جرم خودرو و ضریب زاویه لغزش جانبی، محدوده پایداری خودرو در حوزه فضای حالت بدست آمده است.

مدل ریاضی سیستمهای دینامیکی با انعطاف پذیری سازه ای، مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل معمول، پاره ای و انتگرالی است این سیستمها با ترکیبی از مختصات متمرکز و توزیعی توصیف می شوند. از سویی، اغلب تیوریهایی کنترلی برای سیستمهای گسسته بیان و اثبات شده و حسگرها و عملگرهای کنترلی نیز ماهیت متمرکز و گسسته دارند. بنابراین، توسعه روشهای کنترلی به منظور کاربرد در سیستمهای متحرک جدید مانند ماهواره ها و روباتهای الاستیک، که بر هم کنش دینامیک صلب و تغییر شکلهای سازه ای در آنها نمود بیشتری دارد، از اهمیت قابل توجهی برخوردار است در رساله حاضر، رویکردی بدیع در این حوزه ارایه شده است.این رساله شامل دو قسمت نظری و کاربردی است در قسمت اول، شکل عمومی و ویژگیهای مدل ریاضی توصیفف کننده رفتار سیستمهای دینامیکی با انعطاف پذیری سازه ای بیان شده و وجوه مختلف آن بررسی شده است. روشهای استخراج مدلهای کاهش مرتبه یافته بیان و مقایسه شده و تبعات چشم پوشی از کوپلینگ بین بین حرکات صلب و انعطاف پذذیر مورد بررسی قرار گرفته است بر مبنای یک مدل پایه از سیستمهای هیپرید صلب - انعطاف پذیر و در یک روند توسعه ای، چند روش کنترلی ارایه شده است دستاورد شاخص این روند، ارایه روش کنترل مقاوم تطبیقی است که از ترکیب روشهای کنترل مود لغزشی و تطبیقی حاصل گردیده است در این روش تغییر شکلهای الاستیک به عنوان نامعینی در مدل دینامیکی در نظر گرفته شده است. همچنین توسعه و کاربرد سطح لغزش هیبرید با هدف جلوگیری از تحریک مودهای الاستیک، حاصل از سویچینگ سیگنال کنترلی ، امکان استفاده از تواناییهای کنترل مود لغزشی را در سیستمهای دینامیکی با انعطاف پذیری سازه ای فراهم نموده است کاهش مشکلات ناشی از اندازه گیری و پسخوراند تغییر شکلهای الاستیک در سیستم کنترلی را می توان از مشخصات بارز این راهکار کنترلی برشمرد در بخش کاربردی رساله، مدل کامپیوتری از یک فضاپیما با پانلهای انعطاف پذیر به شکل صفحات نازک الاستیک تهیه شده و روشهای توسعه یافته فوق به منطور کنترل سمت در مانورهای فضایی بر روی آن پیاده سازی شده است. شبیه سازیها و نتایج حاصل که بر مبنای اطلاعات واقعی و در دسترس ارایه شده، به همراه صحه گذاریهای انجام شده با نرم افزارهای مجتمع ansys/adams/simulink عملکرد مطلوب سیستم را با کاربرد روشهای توسعه ای این رساله نشان داده اند.

تاکنون تحقیقاتی که در زمینه طراحی روبات های مارشکل صورت گرفته در ابعاد بزرگ و با استفاده از عملگرهای معمول همچون موتورها انجام گرفته است که همین امر امکان کاهش ابعاد این روبات ها را محدود کرده است. در خصوص بررسی حرکت روبات نیز معمولا به حرکات دو بعدی در صفحه و بر روی سطح پرداخته شده و کمتر حرکت آکاردیونی روبات به جهت صعود در داخل معابر مورد توجه قرار گرفته است. در این پروژه سعی شده است تا با بررسی عملگرهای جدید امکانی فراهم گردد تا ابعاد روبات و پیچیدگی اتصالات تا حد امکان کاهش یافته تا هدف کوچک کردن ابعاد روبات محقق گردد. پس از بررسی عملگرها و مقایسه ویژگی ها عملگر پلیمری برای روبات انتخاب گردید و مدل ریاضی برای عملگر ارایه شد. بر این اساس روباتی با مقطع ..طراحی شده است که در عین سادگی اتصالات و عملگرهای به کار رفته قابلیت ایجاد حرکات مختلف و سه بعدی را نیز دارا می باشد. با توجه به طراحی مدول های روبات به طور شمابه سهولت ساخت و افزایش طول روبات نیز به آسانی فراهم می گردد. در بررسی حرکت روبات آلگوریتم حرکت صعود در داخل یک مجرا معرفی و معادلات گشتاور عملگرها استخراج و پدیده خود قفلی در این الگوریتم حرکت بررسی گردید. سپس به منظور بررسی تجربی پدیده خود قفلی مدل روبات با چوب مدلسازی ساخته و آزمایش هایی برای نمایش این پدیده ترتیب داده شد. پس از بررسی پدیده خود قفلی، مدلسازی دینامیکی روبات در حال حرکت انجام شد و با استخراج روابط سینماتیکی حرکت روبات، گشتاور عملگرهای روبات در حین حرکت مشخص گردید. در پایان به منظور بهینه سازی طرح انرژی مصرفی روبات با در نظر گرفتن محدودیت های عملگر کمینه گردید و بر این اساس مسیر حرکتی روبات در شرایط بهینه استخراج شد. ضمنا حرکت روبات در نرم افزار..شبیه سازی و قابلیت حرکتی روبات ارایه گردید.

سیستم های میکروالکترومکانیکال سیستم mems و تکنولوژی ریزتراشه ها سبب بروز زمینه ای از تکنولوژی گردید که کارایی و کاربردهای چشمگیری را فرا روی بشر در قرن بیستم قرار داد. میکروروباتیک، یکی از شاخه های عمده دارای کاربردهای درخور توجه در صنایع هسته ای، نظامی، پزشکی و غیره می باشد. به منظور انجام ماموریت های خاص، طرحهای خاص نیز پیشنهاد شده است. طی سیر تاریخی محققین به این نتیجه رسیدند که یکی از بهترین طرحهای میکروروباتیک جهت حرکت درون مجاری باریک، میکروروباتیک کپسولی شکل می باشد. میکروروباتهای کپسولی شکل دارای پا از جمله طرحهایی است که موضوع تحقیقات بسیاری از پژوهشگران زمینه mems می باشد. برای اولین بار طرح میکروروبات کپسولار دارای پای ipmc به منظور حرکت درون مجاری باریک به منظور کاربردهای پزشکی، هسته ای، نظامی و صنعتی در این رساله پیشنهاد می گردد. ضمن انجام مدلسازی ریاضی میکروروبات با درنظر گرفتن چسبندگی ایستای، چسبندگی سطحی و اصطکاک لغزشی، مدلسازی ipmc و کنترل تطبیقی سیستم میکروروبات نیز با هدف تعقیب مسیر انجام شده است. برخی از دستاوردهای این رساله به شرح زیر می باشد. هنگامیکه جرم کلی میکروروبات از حدود 5 گرم، فنریت ماده بین صفحات واسط از 22/0 نیوتن برمتر و زاویه نصب پاها از حدود 70 درجه بیشتر گردد عملا گشتاور مورد نیاز برای حرکت، بیش از ظرفیت ipmc های تجاری موجود در بازار می باشد. همچنین تغییر پارامترهای بیش از 6 برابر اولیه سبب ناپایداری و عدم همگرایی پارامترها می شود. همگرایی و قوام کنترل تطبیقی میکروروبات در تعقیب مرجع سینوسی از رمپ بیشتر است.