سیستم های تنسگریتی که به طور گسترده در طبیعت یافت می شوند، مزایای چشم گیری دارند. مزایای فوق العاده سیستم های تنسگریتی توجه مهندسین را به خود جلب کرده است و سیستم های مهندسی فراوانی با الگو گرفتن از سیستم های تنسگریتی طراحی شده و مورد تحلیل قرار گرفته است. به طور کلی، تا کنون از الگوی سیستم های تنسگریتی در طراحی سازه ها استفاده شده است. در این اواخر سیستم های تنسگریتی مورد توجه محققین در زمینه علوم رباتیک و مکانیزم ها قرار گرفته است و نمونه هایی از مکانیزم های تنسگریتی معرفی شده است. تحقیقات انجام شده در زمینه مکانیزم های تنسگریتی بسیار اندک و مبهم می باشد. هدف از انجام این تحقیق نظام مند ساختن آنالیز مکانیزم های تنسگریتی می باشد. ابتدا مشخص می شود که در صورتی که وزن اجزاء مکانیزم در نظر گرفته شود، مکانیزم از لحاظ استاتیکی متوازن می باشد و این موضوع یکی از محورهای اصلی تحقیق حاضر می باشد. همچنین، این تحقیق پیشنهاد می دهد مکانیزم های تنسگریتی را بر اساس منفعل یا فعال بودن عضوهای انعطاف پذیر به کار رفته در آن به دو دسته اصلی تقسیم کرد. بر این اساس، دو نمونه از مکانیزم های تنسگریتی فضایی موازی ارائه می شوند که عضوهای انعطاف پذیر به کار رفته در یکی به صورت منفعل و در دیگری به صورت فعال می باشد. به خاطر حضور نیروهای داخلی ناشی از عضوهای انعطاف پذیر آنالیز مکانیزم های تنسگریتی متفاوت با سایر مکانیزم ها می باشد. به طور کلی آنالیز سینماتیک و استاتیک در مکانیزم های تنسگریتی باید به صورت همزمان در نظر گرفت. در مکانیزم اول ـ با عضوهای انعطاف پذیر منفعل ـ آنالیز سینماتیک، استاتیک، سفتی و دینامیک انجام گرفته شده است و در خلال آن به اصول کلی در نحوه آنالیز مکانیزم های تنسگریتی پرداخته شده است. در تحلیل صورت گرفته در این مکانیزم مشخص می شود که مسائل سینماتیک و استاتیک را می توان به صورت مستقل از هم حل کرد. در مکانیزم دوم ـ با عضوهای انعطاف پذیر منفعل ـ آنالیز استاتیک و سینماتیک به صورت جامع انجام شده است. در این حالت مسائل سینماتیک و استاتیک را باید به صورت همزمان در نظر گرفت. با توجه به این موضوع، دو نمونه مسئله سینماتیک ارائه شده و مورد تحلیل قرار گرفته است.

نگرش جزءنگر به سیستم ها، جوابگوی نیازهای جدید علمی نیست؛ از این رو کلی نگری به عنوان یک راهبرد جدید مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. خودسازماندهی یکی از پدیده هایی است که ارتباط نزدیکی با این شیوه علمی دارد و مفاهیم مرتبط با آن، نظیر نوپدیدگی، پیچیدگی و انگاره پیدایش نیز مورد توجه جدی قرار گرفته است. از سوی دیگر سیستم های دینامیکی بستر مناسبی است تا بتوان این پدیده ها را مشاهده کرد. دینامیک های جمعیتی خود به عنوان نمونه ای از دینامیک های غیرخطی، مورد توجه این پایان نامه قرار گرفته اند. همچنین روشی تحلیلی ارائه شده است تا به کمک آن، برخی نمونه های دینامیک جمعیتی را بتوان به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار داد. به علاوه مدل leslie-gower به سه گونه ای گسترش داده شده است و به کمک همین روش تحلیلی، مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه به بررسی ربات های مدولی شکل پذیر می پردازیم. با بررسی خرپا های با هندسه ی متغیر و ربات های مدولی، مدول های مثلثی شکلی طراحی می کنیم که مزیت های هر دو دسته را دارا باشند. در ادامه دینامیک این مدول ها بررسی خواهد شد و معادلات حاکم استخراج می شوند. با تغییر فرم مدول ها و تغییر در اتصالات بین آنها می توان این مجموعه مدول ها را شکل دهی کرد. نحوه ی ایجاد این تغییرات برای رسیدن به شکل مطلوب به وسیله ی دینامیک مجازی تولید شکل انجام می گیرد.در ابتدا روش میدان نیرو برای تولید شکل روی این دینامیک مجازی اعمال می شود. در گام بعد از روش پیچیده تر تعقیب انحنا برای تولید شکل استفاده می شود.تعقیب انحنا روشی حاصل از ترکیب الگوریتم های تصمیم گیری و اعمال کنترلر های مجازی بر روی دینامیک مجازی تولید شکل است. در این روش به کارگیری همزمان دو فرآیند موجب ایجاد شکل مطلوب می شود. فرآیند اول مرز شکل مطلوب را با به کار بردن معیار تطبیق انحنا ایجاد می کند. فرآیند دوم موسوم به هموارسازی،وظیفه ی پر کردن مساحت درونی شکل توسط مدول ها را بر عهده دارد. برای هموارسازی، با توجه به نحوه اتصال مدول ها به هم، گراف اتصالات را تعریف می کنیم و با در نظر گرفتن میدان اسکالری بر روی این گراف به کمینه کردن مقادیر میدان بر روی مرز می پردازیم. حاصل کمینه سازی مرزی هموار شدن مرز و قرار گیری مدول ها درون سطح شکل مطلوب است. حفظ همبندی مجموعه و سازگاری دینامیک مجازی با فیزیک مدول ها از مهمترین معیار ها برای طراحی دینایک مجازی تولید شکل است.

هدف از این تحقیق، طراحی سیستم کنترل نیروگاه خورشیدی جامع با استفاده از الگوریتم فازی است. برای پیاده سازی سیستم کنترل نیاز به مدلسازی و شبیه سازی کامل سیکل روغن و بخار نیروگاه خورشیدی می باشد. طراحی مجموعه ای که بتواند یک فرایند حقیقی را به طور کامل شبیه سازی کند بسیار پرهزینه و وقت گیر است و علاوه بر آن بسیاری از فرایندها را نمی توان کاملاً تئوری یا تجربی مورد مطالعه قرار داد. در این تحقیق، با توجه به قابلیت های بالای نرم افزارhysys در شبیه سازی، امکان مطالعه موردی و بهینه سازی فرایندها، از این نرم افزار جهت شبیه سازی نیروگاه خورشیدی گرمایی استفاده شده است. برای دستیابی به عملکرد بهتر یک نیروگاه خورشیدی که تحت اثر شرایط مختلف و اغتشاشات خارجی است، ثابت نگه داشتن دما و دبی ورودی به توربین سبب کاهش صدمه به توربین و بالا بردن راندمان نیروگاه می شود. در این پایان نامه ابتدا مزرعه کالکتورهای نیروگاه خورشیدی شیراز مدلسازی شده، سپس طرح عملکرد نیروگاه مذکور بهینه سازی و توسعه داده شده و شبیه سازی و کنترل کامل سیکل های روغن و بخار نیروگاه انجام و مورد بررسی قرار گرفته است. برای کنترل سیکل کامل روغن نیاز به دو کنترلر می باشد: یک کنترلر برای ثابت نگه داشتن دمای روغن خروجی از کالکتورها و یک کنترلر سوئیچ کننده برای تعیین حلقه کاری فعال. برای مدلسازی دقیق مزرعه کالکتورها و کنترل دمای روغن خروجی از کلکتورها از ترکیب سیستم های فازی، شبکه عصبی و وفقی استفاده شده است. همچنین ساختار کنترلر سوئیچ کننده بر اساس منطق فازی است. در کنترل سیکل بخار برای کنترل سطح آب در مبدل دو فازی و سطح آب در دی اریتور از کنترل کننده فازی و برای کنترل فشار خروجی مبدل دو فازی و کنترل بویلر جهت ثابت نگه داشتن دمای بخار ورودی به توربین و کنترل دما و فشار خروجی از خنک کننده ها از کنترل کننده های pid و imc استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی سیکل کامل روغن و بخار و سیستمهای کنترل نشان می دهد که کنترلرهای اعمال شده به خوبی میتوانند در شرایط مختلف خصوصاً با وجود اغتشاشات پله ای بزرگ (عبور ابرها) و اغتشاش سفید، دمای ورودی به توربین را کنترل کنند. انطباق مناسب نتایج حاصل از شبیه سازی با شرایط واقعی کارکرد نیروگاه خورشیدی نشانگر کارایی مناسب این نوع روش شبیه سازی می باشد. کاهش حجم محاسباتی، دقت بالا و امکان مشاهده تغییر خصوصیات سیال در تمام نقاط سیکل نیروگاه از ویژگی های این روش در مقایسه با سایر روش های شبیه سازی است. با اعمال چنین سیستم کنترلی مشاهده می شود که رفتار سیستم تحت کنترل پایدار می-باشد.

در این پایان نامه دو مبحث کلی مورد تحقیق قرار می گیرند. ابتدا، معادلات دینامیکی کلی یک روبات سریال در حالت تماس/ برخورد انعطاف پذیر با محیط دینامیکی پیرامون استخراج می گردد. فرض می شود، انعطاف پذیری در حوالی نقطه تماس با استفاده از المان های انعطاف پذیر دور از مرکز و یا خواص ساختاری در دو جسم موجود می باشد. این انعطاف پذیری با استفاده از فرمول بندی ضمنی پیوسته (رویکرد الاستودینامیکی)، براساس مدل هانت-کروزلی دو مرحله ای به همراه دو جرم معادل نظیر آن در هر سمت مدل سازی شده است. به علاوه، قید یک جهته (سینماتیکی) بر روی موقعیت اجرام معادل خارجی در دو طرف اجسام در حال تماس به معادلات اضافه می گردد و بدین ترتیب، معادلات دینامیکی تماس روبات و محیط پیرامون کامل می گردد. جهت استخراج معادلات برخورد، از معادلات کلی ذکر شده در مدت زمان ناچیز برخورد انتگرال گیری می شود تا سرعت های بلافاصله بعد از برخورد سیستم به دست آیند. به علاوه، در این حالت به جای معادله قید، معادله بازگشت به کمک یک ضریب انرژی جدید که برای استفاده در سیستم های چند جرمی مناسب می باشد، جهت لحاظ اثر پس جستن اجسام بلافاصله پس از برخورد در نظر گرفته می شود. سرعت های بلافاصله بعد از برخورد سیستم، شرایط اولیه آن را در فاز حرکت تماسی تشکیل می دهند. سپس، جهت تعقیب مسیرهای مطلوب سیستم بالا در حضور نیروی تماسی، الگوریتم های کنترل امپدانس پیشنهاد می شوند. این الگوریتم های کنترلی بر روی مفاصل روبات و rccها پیاده سازی می گردند تا ارتعاشات ناشی از برخورد را به حداقل برسانند و شامل 3 روش امپدانس خطی، امپدانس غیر خطی و امپدانس مقاوم با مود لغزشی می باشند. نشان داده می شود که با انتخاب مناسبی از ماتریس های امپدانس، نیازی به اندازه گیری نیروی اندرکنشی نمی باشد. به علاوه، بر خلاف روش های کنترلی موقعیت/ نیرو، با استفاده از الگوریتم های کنترل امپدانس، نیازی به تغییر ساختار کنترلرهای پیشنهادی، ضمن گذر سیستم از فاز حرکت آزاد به فاز حرکت تماسی نمی باشد. برای نشان دادن کارایی و مقایسه 3 کنترلر پیشنهاد شده، شبیه سازی عددی بر روی کل سیستم انجام می گیرد.

در این پایان نامه طرحی جدید از ترمز mr به منظور استفاده در خودروهای سواری ارائه شده است. این طرح از چند دیسک چرخان که درون محفظه ای ثابت قرار دارند، تشکیل شده است. درون این محفظه از سیال mr استفاده می شود و دیسک های چرخان درون آن غوطه ور می گردند. سیال mr یا سیال مگنتورئولوجیکال، دسته ای از مواد هوشمند می باشد که تحت میدان مغناطیسی، لزجت و رفتار رئولوژیکی ان تغییر می کند. با اعمال میدان مغناطیسی که توسط یک سیم پیچ درون ترمز تعبیه شده ، سیال mr به حالت جامد در آمده و باعث به وجود آمدن تنش برشی اصطکاکی روی دیسک های چرخان شده و در نتیجه گشتاور ترمزی ایجاد می گردد. در این پایان نامه معیارهایی همچون طراحی مدار مغناطیسی، انتخاب مواد، انتخاب سیال mr مناسب، طراحی دیسک با سطوح کاری متفاوت و هندسه های مختلف برای طرح پیشنهادی ترمز mr که قابلیت بکار گیری در خودرو را داشته باشد، در نظر گرفته شده است. در ادامه مدل المان محدود ترمز مدل سازی شده و بر اساس آن پراکندگی شدت میدان مغناطیسی درون ترمز و گشتاور ترمزی ایجاد شده، محاسبه گردیده است. سپس کلیه ی ابعاد هندسی طرح پیشنهاد شده توسط الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است. هدف از بهینه سازی، بیشینه کردن گشتاور ترمزی و کمینه کردن وزن کلی ترمز می باشد. در نهایت با توجه به نتایج مدل سازی خودرو و مدل المان محدود ترمز، چند ترمز با سطوح مختلف ارائه شده است که گشتاور مورد نیاز ترمزی را تولید می کنند، بنابراین قابلیت استفاده در خودرو را دارند.

امروزه ربات ها در زمینه های مختلفی مثل صنایع تولیدی، پزشکی، اکتشافات فضایی و دریایی کاربرد دارند. بنابراین، کنترل ربات از اهمیت زیادی برخوردار است. در بیشتر موارد، ربات وظیفه اش را توسط مجری نهایی انجام می دهد و بنابراین، مسیر مطلوب برای ربات در فضای دکارتی طراحی می شود. در این پایان نامه، ابتدا یک روش کنترل تطبیقی برای ربات های با بازوهای صلب بدون درنظر گرفتن دینامیک الکتریکی محرک ها و در حضور عدم قطعیت در سینماتیک و دینامیک ربات پیشنهاد شده است. هدف کنترلی، تعقیب مسیر ربات در فضای دکارتی است. این کنترلر نیاز به اندازه گیری شتاب را حذف می-کند. سپس یک کنترلر تعقیب مسیر تطبیقی برای ربات های با بازوهای صلب و محرک های الکتریکی و در حضور عدم قطعیت در سینماتیک، دینامیک ربات و دینامیک محرک ها و بدون نیاز به اندازه گیری شتاب پیشنهاد شده است. درنظر گرفتن دینامیک الکتریکی محرک ها طراحی کنترلر و تحلیل پایداری را پیچیده تر می کند، اما در عمل، نادیده گرفتن آن ممکن است باعث کاهش بازدهی کنترلر یا حتی ناپایداری شود. این کنترلر به کمک الگوریتم گام به عقب در دو مرحله طراحی شده است. ابتدا، یک بردار جریان مطلوب برای آرمیچرها به گونه ای طراحی شده است که خطای تعقیب مسیر به صفر میل کند. در مرحله دوم، ولتاژ موتورها به گونه ای طراحی شده اند که جریان آرمیچرها، جریان مطلوب را تعقیب کنند. در پایان برای نشان دادن موثر بودن کنترلرهای پیشنهادی، نتایج شبیه سازی ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بازدهی کنترلر پیشنهاد شده در سطح گشتاور با وجود جلوگیری از نیاز به شتاب، به خوبی کنترلرهای طراحی شده با اندازه گیری شتاب است. کنترلر پیشنهادی برای ربات با درنظرگرفتن دینامیک الکتریکی محرک ها در مدت زمان کوتاهی، منجر به همگرایی خطای تعقیب مسیر به صفر می شود.

در این پایان نامه مشتق ها و انتگرال های کسری، مدل های مرتبه-کسری مواد ویسکوالاستیک و کنترل مرتبه-کسری آنها بررسی شده است. سه تعریف برای مشتق- انتگرال کسری که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند، بیان شده است. سپس مبانی ویسکوالاستیسیته خطی و مدل های مرتبه-کسری ویسکوالاستیک معرفی شده اند. همچنین پاسخ زمانی تیر چند لایه، تحت یک بار ضربه ای مثلثی در انتهای آن و جابجایی بزرگ تیر ویسکوالاستیک غیرخطی با مدل مرتبه کسری تحت بار گسترده و متمرکز، با استفاده از روش المان محدود بدست آمده است. برای هسته ی تیر ویسکوالاستیک از مدل مشتق کسری برای بیان رفتار ویسکوالاستیک استفاده شده است. در پایان ارتعاشات تیر چند لایه با هسته ویسکوالاستیک و لایه های پیزوالکتریک، بوسیله ی کنترلر مرتبه-صحیح و مرتبه-کسری میرا شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کنترل مرتبه-کسری برای میرا کردن ارتعاشات نسبت به نوع صحیح آن موثرتر می باشد.

هدف اصلی این تحقیق توسعه ی یک مدل رتبه- کاسته ی اجباری بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) و روش اختلال روی معادلات جریان برای کنترل جدایی می باشد. مدل رتبه- کاسته ی بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) و روش اختلال روی معادلات ناویه- استوکس غیر قابل تراکم، ناویه- استوکس آیزنتروپیک و ناویه- استوکس بر اساس متغیرهای اصلی برای جریان تراکم پذیر بدست می آید. در مدل رتبه- کاسته ی بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) معادلات جریان برای اهداف کنترلی پارامترهای کنترل به صورت صریح وارد معادلات رتبه-کاسته ی نمی شوند. با استفاده از روش اختلال همراه مدل رتبه- کاسته ی بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) معادلات جریان این مشکل برطرف می شود. در این حالت مدل رتبه- کاسته ی اجباری حاصل می شود که می تواند تغییرات زمانی پارامترهای کنترل را پیش بینی کند. با تشکیل مدل جدید ، از کنترل بهینه برای تشکیل قانون کنترل روی سیستم معادلات رتبه-کاسته ی غیر خطی می توان استفاده نمود. قانون کنترل بر اساس میزان ورتیسیته در میدان جریان حاصل می شود. جریان غیر قابل تراکم آرام و مغشوش روی پله معکوس و جریان تراکم پذیر آرام و مغشوش روی مقطع بال ناکا 23012 مورد بررسی قرار می گیرند. برای جریان آرام (1000>re>100) و مغشوش (44000=re) روی پله معکوس، یک جفت جت دمش/ مکش به عنوان عامل کنترل مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشان میدهند که جت قرار گرفته روی دیواره پله معکوس، بر روی میدان جریان اثرگذار است و می تواند ناحیه ی جدایی را کاهش دهد به علاوه روش اختلال می تواند میدان جریان را با دقت بالایی پیش بینی کند. همچنین با استفاده از روش اختلال زمان محاسبات کاهش می یابد. برای جریان روی مقطع بال ناکا 23012 سه نوع کنترل در نظر گرفته شده است: مکش در 18-12 % وتر مقطع بال، جت ترکیبی با فرکانس 1.0 و 2.0 در18-12 % وتر مقطع بال و ترکیب دمش/ مکش به ترتیب در 18-15 % و 30-24 % وتر مقطع بال. نتایج نشان داده است که جت های اعمال شده روی میدان جریان حول بال تاثیر می گذارد و حباب های جدایی جریان را از بین می برد. نسبت نیروی برا به درگ افزایش می یابد و روش اختلال میدان جریان را با دقت بالایی پیش بینی می کند.

در پایان نامه پیش رو که عمدتا به تحلیل رفتار دینامیکی لوله های با خواص تابعی حاوی جریان سیال اختصاص دارد، در ابتدا با مروری بر تحقیقات انجام شده طی چند سال اخیر، سعی شده است تا شناخت بیشتری نسبت به ابعاد موضوع ایجاد شود. در ادامه پس از بدست آوردن معادلات دینامیکی حاکم بر مساله به فرم مشتقات جزئی از طریق تئوری تیر جداره نازک و تبدیل آن ها به فرم گسسته یا مشتقات معمولی با استفاده از روش گلرکین، مرزهای پایداری لوله در سرعت های سیال و دماهای محیطی مختلف و پارامترهای سیستم از جمله کسرهای حجمی و نسبتهای جرمی متفاوت بدست آمده است. سپس، پاسخ دینامیکی لوله حاوی جریان سیال با خواص تابعی همراه با تکیه گاه ساده و یکسرگیردار تحت بارگذاری های متفاوت و در رژیم های سیال با سرعت ثابت و ضربانی و همچنین در مواجهه با پدیده ضربه قوچ بررسی شده است. در آخر، روش کنترلی بهینه با تحریک کننده های پیزوالکتریک برای دینامیک خطی لوله با خواص تابعی حاوی جریان سیال و روش خطی سازی پسخورد جهت کنترل معادلات غیرخطی لوله معرفی شده است و در نهایت شبیه سازی کامپیوتری انجام شده است.

آلیاژهای حافظه دار دسته ای از مواد هوشمند با رفتار دینامیکی پیچیده و پدیده هیسترزیس هستند. مدل های ساختاری و تبدیل فاز متفاوتی برای این مواد ارائه شده اند که مبین رابطه بین تنش، کرنش، دما و کسر مارتنزیتی این مواد می باشند. در این پایان نامه ابتدا یکی از مدل های تبدیل فاز این مواد با استفاده از روشی ساده تر و فرضیات کمتر مجددا استخراج می گردد. سپس با توجه به رفتار سوئیچینگ این مواد بین دو فاز آستنیت و مارتنزیت با استفاده از ایده کنترل سوئیچینگ به کنترل عملگرهایی از جنس این مواد پرداخته می شود. دو نوع کنترلر سوئیچینگ مبتنی بر کنترل گام به عقب وفقی و کنترل مد لغزشی برای برای یک کاربرد خاص آلیاژهای حافظه دار طراحی می شود و اثبات می گردد کنترلرهای مربوطه سیستم سوئیچینگ مزبور را پایدار خواهند ساخت. در ادامه یک فرم نیمه عمومی از سیستم های سوئیچینگ غیرخطی (که آلیاژهای حافظه دار حالت خاصی از آن می باشند) به فرم پسخور اکید و با وجود تاخیر زمانی انتخاب می گردد. از آنجایی که یافتن مقدار دقیق تاخیر زمانی برای یک سیستم سوئیچینگ دشوار است، مقدار تاخیر زمانی، مجهول درنظر گرفته می شود و با استفاده از ایده کنترلر گام به عقب وفقی به طراحی کنترلری مقاوم در برابر تاخیر زمانی مجهول و سیگنال اغتشاش اعمالی به سیستم پرداخته می‏شود. در پایان با دومثال شبیه سازی شده کیفیت کنترلر ارائه شده بیان می گردد.

سیستم سوئیچینگ یکی از مدل های پرکاربرد سیستم های هایبرید است که به وسیله ی ترکیبی از معادلات حالت دیفرانسیلی یا دیفرنس معمولی و یک منطق سوئیچینگ گسسته تبیین می شود. برای بررسی پایداری این سیستم ها، روش های متعددی پیشنهاد شده است که از میان آن ها می توان به روش تابع لیاپانف مشترک، روش توابع لیاپانف چندگانه و نیز مفهوم زمان توقف متوسط اشاره کرد. وجود پارامترهای نامعلوم، استفاده از روش کنترل تطبیقی برای این سیستم ها را ضروری می کند. در این پایان نامه، روش های تطبیقی برای پایدارسازی و کنترل سیستم های سوئیچینگ خطی و غیرخطی با پارامترهای نامعلوم به کار گرفته شده است. در اولین قسمت این پایان نامه، برای سیستم های سوئیچینگ خطی با پارامترهای ثابت نامعلوم وقتی که فقط خروجی سیستم در دسترس است، با طراحی یک مشاهده گر و استفاده از روش گام به عقب تطبیقی، کنترل غیرخطی تطبیقی این سیستم ها انجام گرفته است. پایداری سیستم حلقه بسته با روش توابع لیاپانف چندگانه و زمان توقف متوسط نشان داده شده است. در دومین بخش پایان نامه، پایدارسازی سیستم های سوئیچینگ غیرخطی به فرم فیدبک خروجی پارامتریک مورد بررسی قرار گرفته است. در این ساختار نیز تنها خروجی سیستم قابل اندازه گیری است. در طراحی کنترلر ابتدا یک مشاهده گر طراحی شده و سپس با روش کنترل گام به عقب تطبیقی و با فرض برقراری شرط چیرگی همزمان، یک تابع لیاپانف مشترک حاصل شده است. سومین مورد مطالعه در این پایان نامه، مسئله ی تعقیب سیستم های سوئیچینگ غیرخطی به فرم فیدبک اکید است که از روش گام به عقب تطبیقی و قضیه ی تابع لیاپانف مشترک در طراحی کنترلر استفاده شده است. در چهارمین بخش پایان نامه، پایدارسازی سیستم های سوئیچینگ غیرخطی به فرم فیدبک اکید و با ضرایب نامعلوم کنترل مجازی در نظر گرفته شده است و با فرض برقراری شرط چیرگی همزمان و بهره گیری از روش گام به عقب تطبیقی، یک تابع لیاپانف مشترک حاصل شده است. در آخرین بخش این پایان نامه، برای سیستم های سوئیچینگ غیرخطی به فرم پایین مثلثی طراحی کنترلر با دستیابی به یک تابع لیاپانف مشترک به صورت گام به عقب تطبیقی صورت گرفته است و کران بالایی برای توابع پایدارساز میانی و کنترلر اصلی که در گام آخر به دست می آید، حاصل شده است. در پایان هر فصل مثال هایی برای نشان دادن کارایی روش پیشنهاد شده ارائه شده است.

هنگامی که بازوی ربات در کاربردهایی مثل تراشکاری، خمش فلزات در تماس با سطوح قرار می گیرد، نیرویی بین عملگر نهایی و محیط کار ربات تولید می گردد. کنترل موقعیت عملگر نهایی ربات در کاربردهای غیر تماسی، موضوع بسیاری از تحقیقات در دهه های اخیر بوده است و محققان در این زمینه به نتایج مطلوبی دست یافته اند. اما هنگامی که بازوی ربات در تماس با محیط قرار می گیرد، علاوه بر کنترل موقعیت، کنترل نیروی برهمکنش بین ربات و محیط نیز بایستی در نظر گرفته شود، دسترسی به این هدف از طریق راهکارهایی مثل کنترل هایبرید موقعیت/ نیرو و کنترل امپدانس امکان پذیر است. این پژوهش به کنترل نیروی تولید شده از طریق امپدانس کنترل موقعیت محور می پردازد. روش کنترل امپدانس تلاشش بر این است که رابطه دینامیکی مطلوب و از پیش تعیین شده ای بین بازو و محیط برقرار سازد. بنابراین، نیرو به طور ذاتی در این روش کنترل نمی گردد و بایستی راهکارهایی در جهت برآورده کردن این هدف در نظر گرفته شود. تمرکز اصلی این تحقیق بر کنترل نیروی تولید شده از طریق کنترل امپدانس موقعیت محور، هنگامی که اطلاعات دقیقی از موقعیت و سختی محیط مشخص نیست، می باشد. به منظور رسیدن به این هدف، جهت تخمین میزان سختی محیط، از شبکه های عصبی درحلقه کنترل نیرو استفاده شده است. نتایج به دست آمده حاکی از موفقیت این روش در دنبال کردن نیروی مرجع در حالت های مختلف دارد.

در این پایان نامه، به کمک یک روش کنترل چینش گروهی مبتنی بر میدان های پتانسیل مصنوعی، یک شیوه ی کنترل غیر متمرکز تطبیقی مقاوم ارائه شده که یک سیستم متشکل از تعدادی ربات متحرک الکتریکی هولونومیک و غیر هولونومیک با دینامیک نامعین را با تعیین ولتاژ ورودی به موتور چرخ های هر ربات، به یک چینش دلخواه در فضای دو بعدی همگرا می سازد. برای اعمال روش چینش مبتنی بر میدان های پتانسیل مصنوعی به گروهی از ربات های متحرک الکتریکی با دینامیک کامل تا سطح محرک ها، از یک کنترل کننده گام به عقب استفاده شده است که با حفظ خاصیت متمرکز بودن و خواص همگرایی و پایداری سیستم، با افزودن جملاتی غیر خطی پاسخ گذرای سیستم را بهبود می بخشد. از آن جا که در کاربردهای عملی دینامیک سیستم ممکن است دارای جملات غیر خطی ذاتی و پارامترهای نامعین و یا نامعلوم باشد، برای حل همزمان این مشکلات، از توسعه ی روش کنترلی گام به عقب برای سیستم های غیر خطی در عین ترکیب آن با روش های کنترل تطبیقی و مقاوم استفاده می شود. قوانین بازخورد حاصل، به صورت کنترل ناپیوسته است که با توابع هموار مناسبی تقریب زده می شود. علاوه بر این با تغییر دادن روش تابع پتانسیل به طوری که ربات ها را بر اساس سرعت به جای موقعیت در خلاف جهت گرادیان تابع پتانسیل حرکت دهد، عملکرد بهتری از نظر سرعت همگرایی بدست آمده و حتی دستیابی به چینش های متغیر با زمان را ممکن می سازد. پایداری کنترل کننده طراحی شده با استفاده از روش لیاپانف اثبات شده است. نتایج شبیه سازی، به منظور بررسی عملکرد کنترل کننده طراحی شده ارائه شده اند. این شبیه سازی ها نشان می دهند که با استفاده از کنترلر پیشنهادی، در عین امکان پذیر بودن هر چینش دلخواه، سیستم تحت تاثیر مسئله ی می نیمم های محلی که یکی از مشکلات اکثر روش های مبتنی بر میدان های پتانسیل است، قرار نگرفته و با وجود عدم قطعیت های پارامتری، دینامیک ناشناخته و اختلالات خارجی، می توان ماموریت-های مختلفی در چینش گروهی دسته ای از ربات های متحرک الکتریکی را با موفقیت انجام داد.

یکی از مهمترین مسائل مطرح در زمینه بررسی دینامیکی سیستم ها پدیده تشدید است. این پدیده بسیار در سیستم های خطی مورد مطالعه قرار گرفته است؛ اما حضور جملات غیر خطی در سیستم های دینامیکی منجر به حالات بسیار متنوع تری از تشدید و لذا پیچیده تر شدن آنالیز و طراحی سیستم ها می شود. علاوه بر این در سیستم های چند درجه آزادی بر همکنش بین مد های نوسانی مختلف، که خود ناشی از حضور جملات غیر خطی است، باعث انتقال نوسانات بین درجات آزادی مختلف خواهد شد. در تحقیق پیش رو تلاش بر آن شده است تا به معرفی و بررسی انواع تشدید در سیستم ها غیر خطی پرداخته شود. مسائلی که مورد مطالعه قرار گرفته اند شامل سیستم های یک و دو درجه آزادی می باشند. در ادامه، یک سیستم غیر خطی یک درجه آزادی مورد تحلیل عددی قرار گرفته و مشاهده می شود که حضور جملات غیر خطی می تواند منجر به بروز انواع تشدید و به دنبال آن پدیده پرش در دامنه نوسانات سیستم شود. همچنین در مدلی آئروالاستیک با دو درجه آزادی همراه با تشدید داخلی دو به یک پدیده تشدید و ارتعاشات چرخه حدی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مدل، که به روشی نیمه تحلیلی بررسی شده، سرعتی که در آن پدیده فلاتر آغاز می شود محاسبه گردیده است. در نهایت با تغییر پارامتر سختی سیستم تغییرات سرعت فلاتر مورد تحلیل قرار گرفته و مشاهده می گردد که به ازای مقدار مشخصی از این پارامتر سرعت آغازین فلاتر بیشینه مقدار خود را دارا می باشد

پدیده وارونگی در کانال چرخ یک موشک رفتاری غیر خطی است که در موشک های مافوق صوتی که از کاناردها به منظور کنترل استفاده می کنند، رخ می دهد. چرخش وارون به معنی ایجاد وارونگی در کانال چرخ در بازه زمانی خاصی است که به سرعت و زاویه حمله بستگی دارد. این پدیده در زاویه حمله چهار درجه و در سرعتی بین 5/1 تا 2 ماخ رخ می دهد و وقوع آن به منزله ایجاد یک علامت منفی در سیستم کنترلی و ناپایداری سیستم می باشد. تحقیقاتی که به منظور کنترل اثرات این پدیده انجام شده عمدتاً بر مبنای تغییر در پیکربندی موشک است. در این تحقیق سعی بر این است تا با تکیه بر روشی غیر از ایجاد تغییرات ساختاری مشکل مذکور را برطرف کرد. نخستین قدم در این راه، شناسایی و تشخیص لحظه وقوع پدیده چرخش وارون است. در این پایان نامه از شبکه عصبی به منظور تشخیص زمان وقوع پدیده در یک مدل شش درجه آزادی استفاده شده است. سپس با استفاده از پاسخ شبکه و کنترل کننده کلاسیک کنترل چرخش وارون انجام گرفته است. مدل مورد استفاده مدل یک شاتل فضایی است که به منظور استفاده به عنوان مدل موشک تغییراتی در آن اعمال شده است. همچنین ضریبی متغیر با زمان، کارِ منفی کردن علامت ضریب گشتاور چرخشی را به منظور شبیه سازی وقوع وارونگی انجام می دهد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که این روش نه تنها در مورد تشخیص زمان وقوع پدیده بلکه در مقابل تغییر در تابع ورودی، تغییر در پارامترهای کنترلی، اغتشاش در خروجی نیز پاسخ قابل قبولی دارد.

در این پژوهش مدل دینامیکی نانولوله ی کربنی حامل سیال مورد استفاده در ادوات nems به همراه عملگر الکترواستاتیکی ارائه شده است. مرتبه سیستم با استفاده از روش استاندارد گالرکین در فضای مودال کاهش داده شده است. رفتار فرکانسی سیستم با تغییر در پارامترهای سرعت سیال،نسبت طول به قطر و ثابت محیط الاستیک مورد بررسی قرار گرفته و صحت مدل نانولوله ی کربنی حامل سیال با تطبیق این نتایج با پژوهش های گذشته نتیجه گرفته شد. با در نظر گرفتن تاثیر پارامترهای مورد بررسی بروی پاسخ فرکانسی می توان سیستم نانولوله ی کربنی حامل سیال را به گونه ای طراحی کرد که مد های طبیعی اول و دوم سیستم در محدوده ای دور از دسترس فرکانس های تحریک خارجی قرار بگیرند. در این میان پارامتر ثابت محیط الاستیک تاثیر بارزتری نسبت به دو پارامتر دیگر یعنی سرعت سیال و نسبت طول به قطر، بروی مد های طبیعی اول و دوم از خود نشان داد. در ادامه بر مبنای محاسبات ریاضی و تئوری پایداری ، پسخورد حالت با بهره های مناسب برای پایداری سیستم در نظر گرفته شد و پاسخ فرکانسی حلقه بسته ی سیستم برای مقادیر متغیر سرعت سیال درون نانولوله کربنی نمایش داده شد. عملکرد سیستم کنترل به همراه رویتگر کامل با توجه به پاسخ فرکانسی سیستم مورد ارزیابی قرار گرفت و نشان داده شد که رزونانس های سیستم برای سرعت های بالای سیال به خوبی کنترل شده است در حالیکه آنتی رزونانس ها تقریبا بدون تغییر مانده اند. نکته ی قابل توجه تاثیر سرعت سیال بر عملکرد سیستم کنترل می باشد که نشان داده شد برای سرعت های پایین سیال مد اول ارتعاشی سیستم به خوبی قادر به کنترل نمی باشد و عملکرد کنترلی تضعیف می شود. برای این منظور باید الگوریتم های کنترلی دیگری بروی سیستم آزمایش شوند. نتایج شبیه سازی نشان میدهند که سیستم کنترلی اعمال شده برای محدوده ی سرعت در نظر گرفته شده در شبیه سازی ها قابل اجرا بوده و کنترل ارتعاشات سیستم بصورت مطلوب قابل دستیابی می باشد.

در طی دو دهه گذشته سیستم های ریز الکترومکانیکی (mems) کاربرد بسیار در زمینه های مختلف مهندسی پیدا کرده اند. از جمله فرآیند های مربوط به این سیستم ها، بررسی های زیستی-شیمیایی بر روی آزمایشگاهایی در مقیاس میکرو هستند ( ( mtasکه نیازمند بسیاری از عملیات در اندازه میکرون می باشند. پدیده اختلاط از جمله این پدیده ها می باشد که به دلایلی از جمله اندازه بزرگ مولکول ها و پایین بودن عدد رینولدز جریان حاکم ( جریان لایه ای) درمیکروکانال ها وقوع آن به طور کامل صورت نمی گیرد و در نتیجه نیاز به کاربرد ریزمخلوط کن ها در این سیستم ها را در پی دارد. تا کنون در مورد ریزمخلوط کن ها تحقیقات فراوانی صورت گرفته است و انواع مختلفی از این نوع وسایل نیز طراحی و ساخته شده است؛ اما در مورد کنترل پدیده اختلاط درون میکروکانال ها و ریزمخلوط کن ها کمتر مطالعاتی صورت گرفته است. لذا در این پایان نامه قصد داریم در ابتدا به بررسی بهینه سازی یک نوع میکروکانال با ساختار موجی ( به عنوان ریز مخلوط کن) بپردازیم. در این قسمت با در نظر گیری پارامتر های هندسی مربوط به ریزمخلوط کن و تعریف کردن یک تابع هزینه برای بازده اختلاط و مقاومت هیدرولیکی سیال، میدان سرعت و غلظت توسط نرم افزار comsol بدست می آید. سپس میزان تابع هزینه مخلوط کن در حالت های مختلف بررسی می شود و بر اساس نتایج بدست آمده حالت بهینه ریزمخلوط کن تعیین می شود. در قسمت بعدی از این پایان نامه با به کارگیری یک کنترلر پسخورد-پیشخورد هوشمند(فازی) در یک ریزمخلوط کن به کنترل میزان اختلاط درون کانال پرداخته می شود. ریزمخلوط کن استفاده شده در این قسمت دارای ساختاری متشکل از چندین الکترود و همچنین صفحات رسانا با توانایی تغییر میزان زتاپتانسیل (zeta potential) روی دیواره ها به منظور کنترل سرعت سیال روی آن ها است. نتایج بدست آمده از کنترلر فازی با نتایج مربوط به حل عددی توسط نرم افزار comsol مقایسه شده است. در قسمت آخر از این پایان نامه به کمک روش پایدار سازی مرزی بر مبنای تئوری لیاپانف و روش گام به عقب، پایداری میدان غلظت بررسی شده است و نیز کنترلر مرزی مناسب برای کنترل پدیده اختلاط درون یک میکروکانال با هندسه ساده طراحی گردیده است.

در این پایان نامه، ناپایداری ناپایستار نانولوله های کربنی یک سر گیر دار تحت اثر نیرو های پیرو فشاری متمرکز و گسترده بررسی شده است. به منظور پیش بینی مرزهای ناپایداری استاتیکی و دینامیکی، از مدل غیر موضعی تیر اویلر- برنولی استفاده شده است. تأثیر بعضی از مدل های مرسوم بستر ویسکوالاستیک نظیر کلوین- وویت، ماکسول و استاندارد بر تعامل بین نانولوله و محیط اطرافش، در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل بسط یافته همیلتون استخراج شده اند و روش گالرکین برای تبدیل کردن معادلات حاصله به مسئله کلی مقدار ویژه اعمال شده است. همچنین، اثرات پارامتر مقیاس کوچک و خصوصیات ماده ای محیط ویسکوالاستیک اطراف بر مشخصه های پایداری بررسی شده اند. به علاوه، از مدل غیر موضعی تیر اویلر- برنولی برای پیش بینی ناپایداری دینامیکی نانولوله های یک سر گیر دار حامل سیال تحت اثر نیروی گسترده مماسی فشاری، استفاده شده است. در این حالت، فرض می شود که نانولوله، ویسکوالاستیک و در یک سیال ویسکوز جای گرفته باشد. معادلات حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل بسط یافته همیلتون برای یک سیستم باز بدست آمده اند و روش بسط یافته گالرکین به منظور گسسته سازی معادلات حاصله اعمال شده است. همچنین، اثرات پارامتر های سیستم بر مرزهای ناپایداری امتحان شده اند. اعتبار مطالعات حاضر با مقایسه نتایج با نمونه های منتشر شده موجود تایید شده اند.

سیستم های سوئیچینگ در دهه اخیر توجه زیادی را جمع کرده است. پایدرای مهم ترین موضوع در بررسی سیستم های سوئیچینگ است. تاکید بر روی پایداری تحت سوئیچینگ دلخواه می باشد. اما هیچ روش نظام مندی برای ساخت یک تابع کنترلی لیاپانف موجود نمی باشد. در این پایان نامه، ما یک کنترلر برای اثبات پایداری فراگیر سیستم های سوئیچینگ غیر خطی در فرم پایین مثلثی تحت سوئیچینگ دلخواه طراحی می کنیم. همچنین طراحی یک کنترلر برای سیستم های سوئیچینگ متغیر با زمان خطی تحت سوئیچینگ دلخواه بررسی شده است. دو کلاس از کنترلرهای فیدبک و یک تابع لیاپانف مشترک (clf) به طور همزمان به کمک روش گام به عقب ساخته شده است.

در این پایان نامه به این سوال پاسخ داده می شود که ایا می توان با استفاده از اندازه گیری های میدان مغناطیسی در یک فضای مشخص، منابع تولید کننده میدان را به دست آورد. این مسئله ی مطرح شده از جنس مسائل معکوس است. هدف از این پایان نامه نیز طراحی کنترلر با استفاده از حل این مسئله ی معکوس مغناطیسی است که میدان مغناطیسی اندازه گیری شده در فضای مورد نظر، یک میدان مغناطیسی ایستایی است و می خواهیم برای این میدان مغناطیسی ایستایی منابع تولید میدان را به دست بیاوریم. همچنین فرض بر این است که منابع تولید میدان تعدادی سیم پیچ است. بنابراین مسئله ای که در این پایان نامه بایستی دنبال شود پیدا کردن مکان و مقدار آمپردور سیم پیچ ها، با استفاده از اندازه گیری یک میدان مغناطیسی ایستایی دلخواه، می باشد. در واقع محرک های سیستم مورد نظر تعدادی سیم پیچ هستند که می بایست در مکان مناسب با مقدار آمپردور مناسب قرار گیرند تا اینکه بتوانند میدان مغناطیسی قابل اندازه گیری را با کمترین مقدار خطا، نسبت به میدان مغناطیسی دلخواه، بازسازی کنند. این نوع از مسائل در بسیاری از زمینه ها کاربرد دارد که از جمله این کاربردها می توان به کاربردهای پزشکی، مغناطیس زدایی و عیب یابی فلزات اشاره کرد. در این کاربردها یک مسئله ی معکوس مغناطیس ایستایی مطرح می شود که بسته به نوع کاربرد، با استفاده از اندازه گیری یک میدان مغناطیس ایستایی، یک یا چند پارامتر مجهول به دست می آید. در فصل دوم ابتدا سیستم مورد بررسی در این پایان نامه تعریف می شود و معادلات اساسی حاکم بر سیستم مورد نظر بیان می شوند و همچنین ابزارهای شبیه سازی و چگونگی پیاده سازی نرم افزاری توضیح داده می شود. فصل سوم به بررسی کنترل یادگیر تکرار شونده و کنترل یادگیر تکرار شونده ی فازی به عنوان روش های طراحی کنترلر پرداخته است. در فصل چهارم الگوی باینری محلی و الگوی باینری محلی فازی به عنوان معیارهای مناسبی در طراحی کنترلر در تعیین آمپردور سیم پیچ ها توضیح داده شده اند. در فصل پنجم شبیه سازی و نتایج حاصل از روش های ارائه شده در فصول سوم و چهارم همراه با مقایسه این نتایج آورده شده است. فصل ششم با رویکرد یک سیستم توزیع شده به بررسی مسئله معکوس مغناطیس ایستایی پرداخته است و نتایج حاصل از یک مسئله ساده ی مغناطیسی نیز نشان داده شده است. فصل هفتم نحوه ی پیاده سازی عملی یک کنترلر یادگیر تکرار شونده برای یک نمونه ی آزمایشگاهی همراه با تجهیزات مورد استفاده، توضیح داده شده است و نتایج حاصل از این پیاده سازی عملی نیز آورده شده است. در انتها نیز نتیجه گیری و پیشنهادات ارائه شده اند.

امروزه در زمینه های مختلفی از جمله پزشکی، صنایع شیمیایی، محیط زیست و فرایند های تشخیصی گوناگون، از میکرو و نانوحسگرها استفاده می شود. این حسگرها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکولهای زیستی می باشند. یکی از انواع حسگرهایی که برای تشخیص ساختارهای بیولوژیکی استفاده می شود، حسگرهای ساخته شده براساس فرکانس تشدید می باشد. شناسایی جرم و یا مولکول در این حسگرها براساس حساسیت فرکانس تشدید می-باشد و به اندازه، مکان جرم متصل شده به حسگر و شرایط محیطی وابسته می باشد. میکرو و نانوتیرهای یک سرگیردار و دوسرگیردار با پوشش خاص درسطح آن ها به عنوان حسگر مکانیکی، قابلیت های مختلفی را در فرآیندهای تشخیصی در اختیار ما قرار می دهند. نانولوله-های کربنی به عنوان کلاس جدیدی از نانوحسگرهای جرمی، به طور گسترده در دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. در پایان نامه حاضر ارتعاشات نانولوله های کربنی و همچنین میکرو و نانوتیر با پوشش خاص در سطح آن ها به عنوان حسگر جرمی مورد بررسی قرار گرفته و تغییر در فرکانس تشدید ناشی از اندازه و مکان جرم متصل شده و تغییر در دمای محیط، مطالعه شده است. به منظور در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک نیز، از تئوری الاستیسیته غیرموضعی ارینگن استفاده شده است. نتایج بدست آمده نیز با نتایج موجود در منابع مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که افزایش دما در دماهای بالا سبب کاهش فرکانس ارتعاشی این حسگرها می گردد.

ساختارهای تنسگریتی شامل مجموعهای از عضوهای تحت فشار و مجموعهای از عضوهای کششی- اند که یک حجم پایداری را در فضا بوجود میآورند. برای سالیان متمادی، تنسگریتی یک ایده جهت طراحی سازهها در معماری و هنر بوده است. در سالهای اخیر، حرکتهایی جهت استفاده از مفهوم تنسگریتی در رباتیک انجام گرفته است. با تغییر کشش در کابلها و تغییر طول میلهها، این ساختارها قادر به حرکت میباشند و اگر بصورت مناسب، محرکهای سیستم کنترل شوند تغییر شکل و حرکت مورد نظر امکان پذیر میباشد. در این پایان نامه، از سازهی تنسگریتی منشوری جهت طراحی یک سری مکانیزم تنسگریتی استفاده شده است. سه مکانیزم موازی با ساختار تنسگریتی معرفی شده و سینماتیک، استاتیک و دینامیک آنها مطالعه گردیده است. همچنین، یک نمونه از این مکانیزمها طراحی و ساخته شده است.

در این پایان نامه سیستم تیر-استوانه چرخان با پایه انعطاف پذیر برای مدل سازی و کنترل در نظر گرفته شده است. این سیستم شامل یک استوانه دوار صلب با پایه انعطاف پذیر می باشد که یک تیغه انعطاف پذیر نیز به آن متصل است. تیغه قابل انعطاف یک تیر اولر-برنولی فرض شده که می تواند در زوایای مختلفی نسبت به استوانه تنظیم شود. همچنین لایه های پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر بر روی تیغه نصب شده اند. پس از مدل سازی، برای تعیین معادلات حرکت حاکم بر سیستم از روش لاگرانژ استفاده کرده ایم. در نهایت طراحی کنترلر مناسب به منظور تعدیل ارتعاشات سیستم و ردیابی مسیر مطلوب برای موقعیت زاویه ای استوانه به طور هم زمان مد نظر بوده است. ابتدا خروجی های مطلوب به گونه ای در نظر گرفته شده اند که سیستم در وضعیت تمام تحریک قرار داشته باشد. در همین راستا طراحی و مقایسه بین کنترلرهای pd و pd^? و همچنین مقایسه کنترل مود لغزشی کلاسیک با کنترل مود لغزشی مرتبه کسری انجام گردیده است. درنهایت با در نظر گرفتن تمام درجات آزادی به عنوان خروجی های مطلوب، سیستم در وضعیت فروتحریک قرار می گیرد. برای این حالت نیز روش کنترلی مناسبی برای کنترلر های مود لغزشی کلاسیک و مرتبه کسری ارائه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی حاکی از عملکرد بهتر کنترل مرتبه کسری نسبت به نوع مرتبه صحیح آن می باشد.

خواص دینامیکی نانوساختارها یکی از مهم ترین و بحث برانگیزترین مشخصات این ساختارها می باشد. نانوساختارها به دلیل خواص فوق العاده فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی، نوری و الکتریکی ، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این خواص منحصر به فرد نانوساختارها را به عنوان کاندیدای ایده آل برای کاربردهای گوناگون در دستگاه های نانو- الکترومکانیک، ابزار پزشکی، سلول های سوختی و بسیاری از اجزا دیگر، مطرح می سازد. بنابراین، تحلیل مکانیکی سازه هایی در ابعاد نانو در سال های اخیر به یکی از جذاب ترین موضوعات تحقیق تبدیل شده است. در این پایان نامه، یک تحقیق جامع بر روی مدل سازی و تحلیل دینامیکی نانوساختارهای پوسته ای با اشکال مختلف، اندازه ها و مواد متفاوت ارائه می شود. مدل های جدیدی بر اساس تئوری های الاستیسیته مرتبه بالا جهت تسهیل در ارزیابی رفتار دینامیکی نانوساختارهای پوسته ای ایجاد می شود. جهت تعیین مشخصه های ارتعاشی نانوساختارهای پوسته ای مختلف، راه حل های تحلیلی و عددی برای حل معادلات مطرح می گردد. مدلهای پیشنهادی در این تحقیق بوسیله تطابق خوبی که میان نتایج بدست آمده توسط روش های ارائه شده و نتایج تجربی و عددی موجود در منابع اعتبارسنجی می شود. این مدل ها همچنین برای پیش بینی ارتعاشات انواع مختلف نانوساختارهای پوسته ای استفاده خواهد شد. نانوساختارهای پوسته ای شامل نانولوله های کربنی تک لایه و دو لایه، فولرن های کروی، ویروس های کروی خالی ، نانو ذرات کروی، صفحات گرافی خمیده، نانوپوسته ها و انواع دیگر نانوساختارها می باشند.

روش کنترلی لاگرانژین کنترل شده با توجه به ساختارهای هندسی مکانیک لاگرانژی و پیوند آن با هندسه دیفرانسیل تدوین شده است. این روش یکی از تکنیک های شکل دهی انرژی برای سیستم های لاگرانژی فروتحریک می باشد. روش های کنترلی شکل دهی انرژی به دلیل نگه داشتن مضمون دینامیک غیرخطی سیستم و توانایی فراهم نمودن نتایج پایداری که در دامنه بزرگتری نسبت به طراحی و بررسی های خطی بدست می آیند مناسب تر اند. در این روش با حفظ تقارن های موجود، در سیستم مکانیکی تغییراتی ایجاد می شود که ریشه در برداشت هندسی از لاگرانژین و تانسور اینرسی دارد، این تغییرات منجر به تولید لاگرانژین جدیدی می شود که معادلات حرکت در آن همان معادلات حرکت لاگرانژین اول است. کنترل اجزای انعطاف پذیر با در نظر گرفتن مودهای ارتعاشاتی برای سیستم و افزایش خیز عضو انعطاف پذیر همیشه از چالش های کنترلی این سیستم ها بوده است. به طور مشابه، در سیستم ورق انعطاف پذیر دوار، به دلیل وجود عبارات غیرخطی و دینامیک کوپله ی مختصه های صلب و انعطاف پذیر، طراحی کنترلر با عملکرد مناسب کاری دشوار است. در این پژوهش از لاگرانژین کنترل شده به عنوان یک روش کنترلی هندسی که با شکل دهی انرژی سیستم ورق انعطاف پذیر دوار به عنوان یک سیستم فروتحریک، سعی در تعدیل و کنترل ارتعاشات، همراه با کنترل موقیت آن استفاده شده است. در این پژوهش ابتدا، برای تبیین و آشنایی با هندسه دیفرانسیلی و بیان روش لاگرانژین کنترل شده مباحثی آورده شده است که به روشنگری برای آشنایی با این روش کنترلی مناسب بوده و برای آشنایی با طراحی کنترلری کاربردی از دیدگاه مهندسی مناسب می باشد. سیستم لاگرانژی مورد نظر در این روش، نخست با شکل دهی انرژی جنبشی و پتانسیل سیستم پایدار می شود؛ سپس به کمک تغییر در کلاف کنترلی آن، سیستم فروتحریک به یک سیستم تحریک کامل تبدیل می شود. در این روش با شکل دهی مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی، به گونه ای که مجموع آنها تابع لیاپانوف سیستم را تشکیل دهد، تحلیل پایداری اطراف نقطه تعادل و اثبات آن را برایمان ممکن شده است. در نهایت با کاهش انرژی مکانیکی سیستم جدید همسان پایداری مجانبی را حاصل می کند.

در طی این تحقیق چندین میراگر مغناطیسی ساخته شدند. این میراگرها متشکل از پیستون دارای سیم پیچ مغناطیسی و سیلندر با قابلیت مغناطیسی شدن بودند. سیال عامل این میراگرها سیال شکل پذیر مغناطیسی است. سیال های شکل پذیر مغناطیسی دسته ای از مواد هوشمند می باشند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی ویسکوزیته آن تغییر می کند. با اعمال میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ تعبیه شده درون پیستون میراگر لزجت سیال شکل پذیر مغناطیسی تغییر کرده و ماده از حالت مایع به حالت جامد تبدیل می گردد با بالا رفتن ویسکوزیته سیال میرایی دمپر نیز افزایش می یابد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی مدل ویسکوپلاستیک بینگهام برای سیال غیرنیوتنی و تاثیر عوامل برشی و هندسه بر روی عملکرد دمپر و محاسبه نیروی قابل کنترل و غیرقابل کنترل پرداخته شده است. سپس برای بدست آوردن خواص سیال، در طراحی میراگر مغناطیسی پارامترهایی همچون تعداد دور سیم، اندازه سیم و دیگر ابعاد پیستون را ثابت در نظر گرفته و با تغییر جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی متغیر ایجاد گردیده و مقدار تغییرات ویسکوزیته سیال با توجه به روابط مدل ویسکوپلاستیک بینگهام محاسبه گردید. سه طرح متفاوت از میراگر مغناطیسی انتخاب و ساخته شد و در مورد ویژگی ها و معایب هر طرح بحث و بررسی صورت پذیرفته است. میراگرهای ساخته شده تحت آزمایش های کشش ثابت، کشش و فشار بصورت سیکلی و تست اثر ضربه بر مدل یک چهارم خودرو با استفاده از کنترلر اسکای هوک و بدون استفاده از آن قرار خواهند گرفت و نتایج تجربی بدست آمده ارائه گردیده است.

در این پایان نامه مدل 3بعدی چشم با استفاده از روش اجزای محدود به منظور فراهم نمودن زمینه استفاده از مدلی نزدیک به واقعیّت در زمینه های آموزش پزشکی و نیز مسائل درمانی ارائه گردیده است. به کمک شبیه سازی آزمایش force duction صحت هندسه ی مدل سازی شده، برای چشم تایید شد. برای نخستین بار در این پژوهش، با استفاده از تابع انرژی کرنشی پیوسته فعّال برای عضلات برون چشمی، حرکت فعّال چشم شبیه سازی و با داده های تجربی تطبیق داده شده است. علّت تغییر فرم چربی پشت چشم مطالعه گردیده، میزان تغییر فرم آن با عکس های mri تطبیق داده شده و تاثیر آن بر حرکت مرکز قرنیه بررسی گردیده است. به علاوه تاثیر پیش تنیدگی ماهیچه های رکتوس عمودی بر حرکت چشم مطالعه شده است. در نهایت با استفاده از روش کنترل عضله محاسبه شده در شبیه سازی معکوس، ورودی عضلات برای حرکت مرکز قرنیه به نقاط مختلفی با پیشنهاد دو روش جدید، پیش بینی شده و با توجه به قوانین فیزیولوژیکی صحت آن بررسی گردیده است.

جهت بررسی عملکرد پیل های سوختی و افزایش راندمان آنها با درنظر گرفتن شرایط فیزیکی متفاوت، از روش های مختلفی استفاده می شود. یکی از مهمترین روش ها برای افزایش راندمان پیل سوختی کاهش افت ها با لحاظ کردن مدیریت آب حین کار کردن وسیله است. این افت ها باعث کاهش مقدار ولتاژ برگشت-پذیر و نهایتاً کاهش مقدار ولتاژ نهایی تولیدی می شود. هدف از انجام این پایان نامه استخراج معادلات حاکم بر پیل سوختی با نظرگرفتن مدیریت آب است. در راستای انجام این هدف و به منظور ساده سازی طراحی کنترل کننده مناسب جهت افزایش راندمان پیل-سوختی، مرتبه سیستم با گزینش متغیرهای مناسب کاهش داده شده است. به این منظور ابتدا معادلات حاکم بر سیستم را با لحاظ کردن مدیریت آب استخراج کرده و سپس با استفاده از روش اختلالات جزئی مرتبه سیستم را کاهش می دهیم و نهایتاً با تعیین بهره کنترل کننده pid به سه حالت سعی و خطا، به کمک تکنیک و به کمک تکنیک فازی به حداقل رساندن خطای حالت ماندگار سیستم و در نتیجه میل دادن مقدار خروجی های سیستم به مقادیر مطلوب را مورد مطالعه قرار می دهیم. همچنین پایداری سیستم را با تئوری لیاپانوف در حالت تکنیک مورد بررسی قرار داده ایم. در نهایت نتایج این روش های کنترلی را با هم مقایسه کرده و نتیجه گرفته ایم که تکنیک و فازی هردو قادر به کنترل سیستم بوده با این تفاوت که با تکنیک فراجهش های سیستم کمتر بوده و خطای حالت ماندگار کنترل کننده فازی را کمتر است.

رباتهای گروهی در کاربردهای رباتیکی به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند؛ به خصوص در مواردی که استفاده از رباتهای انفرادی برای به نتیجه رساندن کاری مشخص امکانپذیر نباشد. بنابراین، طراحی الگوریتمی کارا برای کنترل رباتهای گروهی یکی از مسائل مورد بحث در رباتیک میباشد. در این پایان نامه در ابتدا شبیه سازی ای طراحی شده تا کارکرد جستجوی گروهی رباتها با استفاده از بهینه سازی ذرات بررسی شود. سپس دو الگوریتم هوشمند غیرمتمرکز به نامهای mpso و mbso برای کنترل گروهی از رباتهای همکار بر اساس دو الگوریتم pso و bso ارائه میشوند. این دو الگوریتم برای کاربرد جستجو در یک محیط ناشناخته و پیدا کردن بهترین هدف از میان اهداف گوناگون موجود در محیط، آزمایش میشوند. نتایج آزمایشات انجام شده نشان میدهد الگوریتم mbso به دلیل قابلیت اکتشاف بالا، قدرت پیدا کردن هدف اصلی از میان تمامی اهداف فرعی موجود در محیط را دارد؛ اما الگوریتم mpso به دلیل همگرایی زودرس، در پیدا کردن بهترین هدف موفق نمیباشد. در ادامه پایان نامه و برای بررسی کاربرد تخصیص وظایف، مدلی به صورت لایه ای پیشنهاد شده است. با استفاده از این مدل، در لایه بالا وظایف موجود در یک محیط ناشناخته شناسایی شده و در لایه پایین متناسب با میزان کار مورد نیاز هر وظیفه، تعدادی ربات به آنها اختصاص داده میشوند. کار واگذاری وظایف به رباتها در طول اجرای الگوریتم به صورت پویا صورت میپذیرد. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی این مدل نیز حاکی از کارایی الگوریتم پیشنهادی در به انجام رساندن تمامی کارها در کمترین زمان ممکن است.

امروزه در کنار مباحث سازگاری با محیط زیست، افزایش ایمنی خودرو دیگر مبحثی است که بسیار مورد توجه خودرو سازان بوده و از این رو طیف وسیعی از فعالیت های تحقیقاتی را در صنعت خودرو به خود اختصاص داده است.ایمنی فعال تحت تاثیر مستقیم سیستم سه گانه راننده، خودرو و محیط قرار دارد. عوامل موثر در این سیستم همچون میزان مهارت راننده با فن آوری به کار گرفته شده در خودرو و کیفیت زیر سیستم های آن (مثل میزان ساییدگی تایرها) و وضعیت جاده (میزان لغزندگی آن) از جمله عواملی هستند که به طور مستقیم بر ایمنی فعال خودرو نیز موثر می باشند. رفتار دینامیکی خودرو در وضعیت های حدی برای راننده ناشناخته بوده و با آنچه که او در مانورهای عادی انتظار دارد کاملا متفاوت است. این رفتار غیر قابل پیش بینی و عدم امکان اعمال کنترل موثر از طریق فرمان بر دینامیک جانبی خودرو در این وضعیت، در اکثر اوقات باعث بروز تصادف مرگبار می شود. در این تحقیق پس از بررسی و مشخص کردن عوامل ناپایداری خودرو در حال حرکت، ابتدا به سیستم های کنترلی ارائه شده، توسط محققان پیشین به صورت اجمالی پرداخته شده است و تاریخچه ای از آنها ارائه شده و راجع به لزوم استفاده از این سیستم ها به طور کامل توضیح داده می شود. سپس با استفاده از روابط، به مدل سازی دینامیکی خودرو پرداخته می شود که در اینجا مدل هفت درجه آزادی خودرو را شبیه سازی کرده و در ادامه پروژه با قرار دادن یک کنترلر pid و یک کنترلر فازی پاسخ سیستم را مورد بررسی قرار داده و عملکرد آنها را در مقابل حالت بدون کنترل مشاهده کرده و در نهایت برای اینکه مشخص شود کدام روش کنترل عملکرد بهتری دارد؛ نتایج حاصل از دو کنترلر کلاسیک و فازی بکار رفته نیز با هم مقایسه می شود و پیشنهاداتی در مورد اعمال این کنترلرها به بخش های مورد نظر در خودرو داده شده است.

کابل ها محرک ربات های کابلی، به دلیل دارا بودن جرم و الاستیسیته و در نتیجه اثر وزن و شتاب حرکت آنها، به صورت خط راست کشیده نشده(اصطلاحاً شکم کرده) و بر حسب خصوصیات فیزیکی کابل، تغییر فرم میدهند. این امر، موجب پدید آمدن اختلاف در میزان کشش و طول کابل ها شده و سبب بروز خطا در مکان قرارگیری بخش متحرک، نسبت به مکان ایده آل ( در حالت عدم وجود شکم در کابل) میگردد. در این پایان نامه، به بررسی اثرات خصوصیات فیزیکی کابل بر میزان اختلاف در نیرو و طول کابل و خطای قرارگیری ربات در مکان دلخواه، پرداخته میشود. معادلات ارتعاشات محوری و عرضی کابل، به دست آمده و با استفاده از روش های اجزاء محدود و نیومارک، به صورت عددی حل شده وارتعاشات ناشی از حرکت ربات مورد مطالعه قرار میگیرد. سپس دو کنترلر برای ربات کابلی پیشنهاد میشود: یک کنترلر دو حلقه ای برای از بین بردن ارتعاشات کابل ها و نیز جبران سازی اثرات وزن کابل ها؛ و کنترلر دیگری که بدون از بین بردن ارتعاشات، صرفا اثرات وزن کابل را خنثی میکند. سپس نتایج این دو کنترلر، با هم مقایسه شده و مشخص میگردد که ارتعاشات کابل ها ناشی از حرکت ربات در مقایسه با شکم متاثر از وزن کابل ها، تاثیر بسیار کمی در مسیر ربات دارند.

وسایل پرنده زیر آب می توانند به کمک تشکیل حباب در اطراف خود، به سرعتهای بالایی دست یابند؛ با این حال، رسیدن به این سرعتها چالش های زیادی در پایداری و عملکرد پروازی وسیله در برخواهد داشت. در یک سناریوی پروازی ایده آل، کل وسیله در داخل حباب قرار دارد. اما، در عمل اغتشاشات باعث می شوند تا وسیله به مرز بین آب و گاز برخورد نماید. در این مواقع، نیروهای تولید شده در مرز حباب به عنوان نیروهای پلنینگ شناخته می شوند. این پایان نامه، به بحث در مورد دینامیک و کنترل اجسام پر سرعت زیر آب می پردازد. معادلات حرکت وسیله همراه با اثرات غیرخطی برخورد به دیواره حباب، نیروهای پلنینگ، در مدلسازیها بررسی شده است. در مرحله اول، برای اعتبار سنجی مدل سازی نیروی پلنینگ، دو مدل در دسترس و یک مدل تجربی جدید برای پیش بینی این نیرو در نظر گرفته شده است. با ترکیب و بهره گیری از این مدلها، در ابتدا چهار روش معرفی و سپس این روشها، از طریق شبیه سازی پروازی دو مورد نتایج تجربی در دسترس مقایسه گردیده است. در مرحله بعد، کنترلر pid در کنار دینامیک غیر خطی پیچیده این وسیله، با توجه به نیروی پلنینگ، مانور چرخش به سمت همراه با غلتیدن آن و اثرات تحریک ناقص بررسی شده است. بالک کنترلی حباب ساز ، تنها دارای یک درجه آزادی در کانال پیچ است که وسیله را ملزم به مانورچرخش به سمت همراه با غلتیدن می نماید. علاوه بر این، به دلیل استفاده از تنها دو ورودی کنترلی، بالک کنترلی حباب ساز و شهپر ، این وسیله پر سرعت از نوع سیستمهای تحریک ناقص می باشد. کنترل این وسیله به دلیل این پدیده های پیچیده و همچنین اثرات غیرخطی تعامل با حباب و محدودیت شدید استفاده از حسگرها در زیر آب چالش برانگیز است. برای تعیین عمق در این وسیله با توجه به وجود حباب در اطراف بدنه نمی توان از سنسور فشار استاتیک استفاده نمود؛ با این وجود در روشی ابتکاری در راستای به دست آوردن عمق وسیله، از این حسگر برای اندازه گیری فشار درون حباب، که شامل فشار گاز تزریقی و بخار آب است، استفاده شده است. عملکرد سیستم کنترل با مقایسه نتایج شبیه سازی و داده های دردسترس آزمایش تجربی در شرایط پرواز واقعی مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین مقاومت سیستم کنترل، با انجام تجزیه و تحلیل اولیه خطای پارامترها بررسی شده است. برای بهبود عملکرد خلبان خودکار، یک کنترل سوئیچینگ ترکیبی مقاوم برای مقابله با رفتار غیر خطی این وسیله در هنگام برخورد با مرز آب و حباب به کار گرفته شده است. در حالت کلی، مقدار نیروی پلنینگ و اثر آن بر دینامیک وسیله قابل توجه است. اما، مدلسازی این نیرو با توجه به اینکه مدل سازی تعامل بین وسیله، آب و حباب هنوز به خوبی درک نشده است، معمولا ساده شده و در نتیجه غیر دقیق است. بنابراین، شناسایی نیروی پلنینگ از اهمیت زیادی برخوردار است. برای این منظور، مدل سازی نیروی پلنینگ درحالت سه بعدی بهبود داده شد. سپس، شناسایی برخط این نیرو بر اساس به کارگیری تئوری لیاپانوف در طراحی کنترلر مذکور در نظر گرفته شد که در نتیجه پایداری سیستم تضمین می شود. همچنین نیروی پلنینگ شناسایی شده، همراه با مقادیر اصلی در حرکت طولی و عرضی مورد بحث قرار گرفته است. در ادامه، عملکرد سیستم کنترل در حضور تاخیر زمانی حباب (اثر حافظه ) و دو نوع مانور مختلف چرخش به سمت همراه با غلتیدن و چرخش به سمت همراه با سرخوردن مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان، عملکرد دو روش کنترل کلاسیک (pid) و کنترل تطبیقی سوئیچینگ هیبرید پیشنهادی، برای کنترل این وسیله مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، مقایسه ارزیابی عملکرد این دو کنترلر از طریق شبیه سازی مونت کارلو جهت بررسی احتمال برخورد انجام گرفته است. نتایج 200 اجرای شبیه سازی مونت کارلو، مقاومت بهتر سیستم کنترل پیشنهادی در حضور عدم قطعیت پارامترها در دینامیک وسیله، شرایط پرواز، مدلسازی سنسورها، و مدل نیروی پیشبرندگی را نشان می دهد.

استفاده روز افزون از میکروتیرهای یک سر گیردار در سیستم های میکرو الکترومکانیکی، تحلیل های وسیع روی رفتار دینامیکی آن ها را ضروری می سازد. به عنوان مثال این میکروتیرها در میکروسکوپ های نیروی اتمی به عنوان کاوشگر بکار می روند. دیگر کاربرد میکروتیرها به عنوان حسگر نانو ذرات می باشد. از جمله مسائلی که در استفاده از میکروسازه هایی مانند میکروتیرها مشکل ایجاد می کند، ارتعاشات ناخواسته آن ها است که با توجه به ابعاد کوچک میکروسازه ها اهمیت زیادی پیدا می کنند. این ارتعاشات در عملکرد سیستم اختلال ایجاد کرده و دقت عملکرد میکروتیرها را کاهش می دهند. بنابراین کنترل این ارتعاشات گامی بسیار مهم در استفاده بهینه از سازه های میکرو است. در تحقیقات اخیر ثابت شده است که محرک های پیزوالکتریک وسیله کنترلی موثری برای کنترل فعال ارتعاشات ساختاری هستند. بنابراین می توان از این مواد جهت کنترل ارتعاشات میکروتیرها نیز استفاده نمود. در این پایان نامه، در ابتدا مدلسازی میکروتیریک سرگیردار پیزوالکتریک با تکیه گاه متحرک و بدست آوردن معادلات حاکم بر آن انجام می گیرد. به منظور در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک از تئوری تنش مزدوج اصلاح شده، و جهت گسسته سازی معادلات از روش ریلی ریتز استفاده شده-است. در ادامه اثر جرم گسترده و متمرکز بر روی ارتعاشات تیر مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین اثر تغییر پارامتر جنس تیر بررسی خواهد شد. هدف نهایی کنترل ارتعاشات تیر در حالت های مختلف یاد شده می باشد. به این منظور، کنترلرهای تناسبی-مشتقی و عصبی-تطبیقی بکار گرفته می شوند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

توسعه و افزایش تولید صنایع و در پی آن رشد اقتصادی و اجتماعی یک جامعه در قرن جدید، با خودکار کردن روندهای تولید گره خورده است. یکی از اجزای خودکار ساختن صنایع، استفاده از روباتها در چرخه تولید به منظورهای مختلف می¬باشد؛ رنگ پاشی، جابجایی، نصب قطعات و جوشکاری بخش کوچکی از فضایی است که به روباتهای کارا نیازمند است. پس از استفاده فراوان از روباتهای سرال در صنایع و انجام پژوهشهای پایه¬ای بر روی طراحی و کنترل آنها، در دو دهه اخیر توجه پژوهشگران به ساختار¬های روباتیک موازی جلب شده است. یکی از آخرین طراحی های مورد توجه در بین روباتهای موازی، روبات موازی هگزا است که موضوع مورد بررسی در این پایان¬نامه نیز بوده است. در این پایان¬نامه با طراحی و ساخت یک نمونه روبات هگزا به تحقیق و تحلیل مسایل سینماتیک مستقیم با استفاده از شبکه عصبی با هسته ویولت و حل تحلیلی سینماتیک معکوس، تنظیم پارامترهای سینماتیکی با روش پردازش تصاویر و بهینه سازی پارامترهای سینماتیکی به روش حداقل مربعات، دینامیک لاگرانژی و کنترل آن پرداخته می¬شود. در نهایت نتایج آزمایشهای عملی بر روی روبات و مقایسه کنترل باز و بسته اعمالی بر روبات هگزا ارائه می¬گردد.

امروزه استفاده ی از سیستم های ریز سیال در صنایع مختلف مانند سیستم های خنک کن قطعات ریز الکترونیکی و علوم زیستی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. عملکرد این سیستم ها متاثر از جریان سیال درون میکرو / نانو کانالهایشان می باشد. جریان های الکترواسمتیک و ناشی از گرادیان فشار را می توان بعنوان رایج ترین جریان های درون میکرو/ نانو کانال ها نام برد. در این پایان نامه، آنالیز و کنترل دو نوع جریان الکترواسمتیک و جریان ناشی از اثر همزمان گرادیان فشار و الکترواسمزیس در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای و میکرو/ نانوکانال های با سطح مقطع مستطیلی مورد توجه می باشد. بدین منظور در ابتدا و به کمک روش تابع گرین، روشی تحلیلی برای پیدا کردن سرعت در جریان الکترواسمتیک و جریان ناشی از اثر همزمان گرادیان فشار و الکترواسمزیس در میکرو/ نانوکانال های با سطح مقطع مستطیلی پیشنهاد شده و در ادامه فرمول های تحلیلی برای پیدا کردن دما برای این دو نوع جریان و در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای ارائه شده است. در مرحله ی بعد کنترل جریان الکترواسمتیک هدف قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا به کمک روش کنترل مرزی و بر مبنای تبدیل ولترا (روش گام به عقب)، پایدار سازی این نوع جریان در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای انجام شد. ابتدا به کمک تبدیل ولترا اثر عوامل ناپایدارساز درون دامنه ی جریان حذف شد و سپس با استفاده از قضیه ی پایداری لیاپانف، جریان سیال از طریق مرز کنترل شد. سپس کنترل مدار بسته ی جریان سیال الکترواسمتیک در شبکه ی میکرو/ نانوکانال های t-شکل انجام شد. بدین منظور از ترکیبی از دو روش سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی(anfis) و کنترل فازی- ممدانی استفاده شد و صحت کنترلر طراحی شده به کمک شبیه سازی عددی مورد تایید قرار گرفت.

از دیرباز انسان در آرزوی ساخت ماشینی مشابه خود و با توانایی هایی برابر با خود و یا بیشتر از آن بوده است. این آرزوی دیرینه ی بشری در دهه های آخر قرن بیستم مبدل به واقعیت شده و ربات های انسان نمای مختلف با قابلیت های متفاوت طراحی و ساخته شدند. اما تا کنون راه رفتن این ربات ها با راه رفتن طبیعی انسان فاصله ی زیادی داشته و نیاز به بهبود این فرآیند در ربات های انسان نما احساس می شود. عوامل بسیاری در نزدیک تر کردن این فرآیند به فرآیند مشابه در انسان نقش دارند، از جمله نحوه ی طراحی لینک های مختلف ربات، چگونگی مفصل بندی ها، استراتژی کنترل مناسب و مسیر مطلوب. زمانی می توان این فرآیند را مشابه فرآیند راه رفتن در انسان نمود که در زمینه ی عملکرد بدن انسان به خصوص پا مطالعه و تحقیق کافی به عمل آید. در واقع این مطالعات بیومکانیکی پیش زمینه ای برای ارایه ی مدل مناسب رباتیکی به حساب می آیند. در این پایان نامه، ابتدا پای انسان و عملکرد آن در راه رفتن مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد، سپس معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات های دو پا استخراج می گردند، پس از آن یک مدل نمونه انتخاب و مدلی بهبود یافته برای پای ربات (ساق به پایین) بر اساس مطالعات بیومکانیکی پا و پس از انجام چند مورد تغییر در مدل نمونه ارایه می-گردد. کنترل اعمالی برای ربات، تطبیقی-مقاوم در نظر گرفته شده و در نهایت شبیه سازی سیستم کنترلی مدار بسته ی ربات دوپا انجام می گیرد. نتایج این شبیه سازی که در نرم افزار رایانه ای انجام گردیده در قالب شکل ها و نمودارهایی نشان داده شده اند. نتایج نشان می دهند که ربات قابلیت راه رفتن را در عین حفظ تقریبی پایداری و مصرف انرژی مناسب برای یک نیم گام دارد. همچنین مدل بهبود یافته ربات از پایداری بهتر و بیشتری نسبت به مدل نمونه برخوردار است و مصرف انرژی آن نیز کاهش می یابد.

این پایان نامه شامل دو مبحث کلی زیر خواهد بود: الف) در این قسمت از پایان نامه ابتدا طرح جدیدی برای ترمز دیسکی mr با هدف استفاده در سیستم ترمز خودرو پیشنهاد داده خواهد شد و در ادامه مدل المان محدود ترمز ایجاد خواهد شد که بر اساس آن پراکندگی شدت میدان مغناطیسی درون ترمز محاسبه خواهد شد. سپس این طرح پیشنهادی با در نظر گرفتن قیود هندسی و فیزیکی حاکم بر طراحی، بهینه سازی خواهد شد. برای اعمال پروسه ی بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک با کمک مدل المان محدود ترمز استفاده خواهد شد. هدف اصلی در بهینه سازی افزایش گشتاور خروجی و کاهش وزن ترمز خواهد بود. با این وجود گشتاور ایجاد شده کمتر از گشتاور مورد نیاز یک خودرو می باشد. ب) برای طراحی کنترلری که بتواند هر دو ویژگی راحتی سر نشین و کنترل پذیری سیستم تعلیق را در نظر بگیرد کنترلر هیبرید مود لغزشی بوسیله مدل مرجع پیشنهاد شده است. کنترلر شامل دو کنترلر مجزا مود لغزشی بوسیله مدل مرجع می باشد. یکی از کنترلرها برای پیگیری رفتار دینامیکی مدل ایده آل sky-hook و دیگری برای پیگیری رفتار دینامیکی مدل ایده آل ground-hook خواهد بود. سپس خروجی این دو کنترلر بصورت خطی با هم ترکیب و به عنوان ورودی به سیستم اعمال می شود. همچنین با توجه به نیاز به اطلاع از ورودی جاده توسط کنترلر این ورودی با جابجایی چرخ تقریب زده خواهد شد. در قسمت شبیه سازی این پایان نامه اثر ضریب ترکیب خطی µ و تقریب ورودی جاده با جابجایی جرم چرخ مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

با پیشرفت های حاصل شده در زمینه مواد هوشمند به ویژه پیزوالکتریک ها، استفاده از این مواد به عنوان سنسور و عملگر در سیستم های مختلف جایگاه ویژه ای یافته و افزایش روز افزونی داشته است. یکی از زمینه های کاربرد این مواد استفاده از آنها به عنوان سنسور و عملگر به منظور کاهش ارتعاشات در سازه های الاستیک از جمله ربات های انعطاف پذیر است. در این پایان نامه ابتدا با استفاده از معادلات متشکله استاندارد پیزوالکتریک و همچنین استفاده از روش انرژی مجموع انرژی جنبشی و کار انجام شده بر روی یک ربات یک عضوی و دو عضوی که قطعات pzt، به عنوان سنسور و عملگر، بر روی آن قرار گرفته محاسبه شده است و سپس با استفاده از روش لاگرانژ معادلات حاکم سیستم استخراج شده است. با توجه به خصوصیات ویژه این معادلات و با بهره گرفتن از روش اغتشاشات تکین دینامیک سیستم به دو زیر سیستم کند و سریع تقسیم می شود. بدین ترتیب روابط موجود به منظور طراحی کنترلر مطلوب به فرم مناسب در می آید. پس از طراحی کنترلر برای دو زیر سیستم کند و سریع با توجه به نتایج شبیه سازی انجام شده می توان نحوه ی عملکرد پیزوالکتریک ها به عنوان سنسور و عملگر مشاهده کرد و تاثیرات مثبت آن در کاهش ارتعاشات سیستم را دریافت

در این پایان نامه سعی شده است تا سیستم کنترلی یک وسیله پرنده مافوق صوت طراحی گردد. قاعدتاً در عمل برای کنترل یک سیستم, ابتدا به سراغ ساده ترین روشها رفته و میزان کارایی آن روش ها مورد بررسی قرار می گردد. سپس با توجه به ضعفها و محدودیتهای آن کنترلرها, سعی در بهبود بخشیدن آنها و استفاده از کنترلر های مدرنتر می نمایند. در این پایان نامه, پس از معرفی معادلات حرکتی سیستم, در ابتدا مدل سیستم, خطی سازی شده و به کمک کنترلر کلاسیک pid, کنترل می شود. کنترلر طراحی شده در نهایت در یک برنامه شبیه سازی نسبتاً کامل مدل گردیده و عملکرد آن برای مدل غیر خطی بررسی شده است. در برنامه شبیه سازی بالکها, ژایروهای نرخی, ارتفاع سنج, mfcd, رادار و سیستم هدایت مدل شده اند. با توجه به متغیر بودن پارامتر های آیرودینامیکی سیستم وسیله پرنده مافوق صوت, استفاده از روشی که این تغییر پارامترها بر روی عملکرد سیستم کمترین تأثیر منفی را بگذارد, مطلوب می باشد. به عنوان اولین قدم روش جدول بندی بهره در بعضی کانال های پروازی به کار برده شد. در مرحله اول پرواز با توجه به تغییرات بسیار زیاد سرعت پروازی, جدولبندی بهره بسیار سودمند بود. مهمترین پدیده مشکل سازی که در طراحی این وسیله پرنده وجود دارد، مربوط به پدیده چرخش وارون است که به دلیل استفاده از سیستم کانارد کنترل در این وسیله مافوق صوت به وجود می آید. در این پایان نامه سعی شده است تا با کمک روش کنترلی مود لغزشی که روشی مقاوم در برابر عدم قطعیتهاست؛ با تکیه بر شناساگری آنلاین که جهت ورودی کنترل را شناسایی می کند, اثرات این پدیده را کنترل کرد. این روش در برنامه شبیه سازی مدل گردید و نتایجی مطلوبی از آن به دست آمد.

طی سالیان اخیر به دلیل کاربردهای فراوان و متنوع رباتهای صنعتی، روشهای کنترلی بهینه تر مدنظر اکثر محققین قرار دارد.روشهایی که در آن بتوان خطاهای بوجود آمده در مسیر حرکتی ربات را کمتر کرد. همچنین به دلیل وجود برخی اغتشاشات و یا گشتاورهای مزاحم و نیز گاهی اوقات بدلیل عدم قطعیت در برخی پارامترهای سیستم مثل ممان اینرسی لینکها و ... ، کنترل رباتها به روشهای قدیمی با مشکل و خطا مواجه می شوند. بدین منظور در این پژوهش ، روش کنترلی جدیدتری نسبت به دیگر روشهای کنترلی به نام کنترلر مقاوم-وفقی بر روی یک ربات صنعتی به نام ‏‎puma-500‎‏ مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است که در حالات مختلف زیر کارایی این روش کنترلی را با کنترلر ‏‎pd‎‏ و یا ‏‎pd plus gravity compensation‎‏ مقایسه می شود: الف- وجود گشتاور مزاحم ثابت.ب-وجود گشتاور مزاحم سینوسی.ج-حالتیکه ممان اینرسی لینکها بطور قطعی مشخص نمی باشد.

در این تحقیق دینامیک هواناو با دامن کیسه بسته به همراه یک شیر تخلیه مورد بررسی قرار گرفته و روابط دینامیکی حاکم بر هواناو حول نقطه تعادل خطی شده اند. با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری، دو سیستم کنترلی تناسبی - مشتق گیر به عنوان کنترلی خطی با کاربرد وسیع و سازگاری زیاد و کنترل وفقی به عنوان کنترلی غیر خطی با قابلیت تخمین پارامترهای ناشناخته سیستم و جبران کننده فرضیات ساده کننده، برای کنترل حرکت در راستای قائم هواناو به طور جداگانه مورد استفاده قرار گرفتند. مقایسه نتایج سیستم مدار باز و سیستمهای مدار بسته نشان می دهد که با استفاده از یک شیر تخلیه در این مداردهای کنترلی می توان علاوه بر ایجاد پایداری هواناو در راستای قائم، با کاهش قابل ملاحظه مقادیر سرعت، شتاب و تکان قائم در غالب موارد به کیفیت سفر بهتری نیز دست یافت. همچنین مقایسه بین نتایج دو سیستم کنترلی، بیانگر آن است که کنترل تناسبی - مشتق گیر پاسخ گذرای بهتر داشته و در عین حال نیاز به تنظیم مجدد ضرایب کنترلر برای شرایط مختلف دارد و کنترل وفقی پاسخ مانای بهتر و قابلیت تطبیق پاسخ و تصحیح خطاهای موجود در محاسبات را داراست.