به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "feedback linearization" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «feedback linearization» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • Mohammad Ganji-Nahoji, Ali Keymasi-Khalaji *
    This paper discusses the modeling and trajectory tracking control of a Bi-rotor. A novel class of vertical flight robots that can perform vertical takeoff, landing, and passenger transportation. Bi-rotor aircraft utilize a simplified mechanism compared to helicopters while maintaining the ability to perform complex maneuvers. With six degrees of freedom and four actuators, including two tilt actuators for steering and two propellers for thrust generation, they are classified as underactuated systems. The trajectory tracking controller employs a combination of feedback linearization and backstepping control methods, with an inner loop controlling the Euler angles and an outer loop regulating the Bi-rotor position and calculating desired angles for trajectory tracking. Control algorithms in the limited existing literature often rely on simplified mathematical models, which tend to overlook crucial nonlinear coupling terms. However, neglecting these terms can have significant implications for the dynamic behavior of the system. The dynamic modeling of the Bi-rotor aircraft was validated using the ADAMS software and integrated with the Simulink environment in MATLAB software. The obtained results represent the effectiveness of the proposed algorithm for the control of the Bi-rotor.
    Keywords: Bi-Rotor Aircraft, Backstepping Control, Feedback Linearization, Tilt Actuators, ADAMS Software
  • Mana Ghanifar, Milad Kamzan, Morteza Tayefi *
    This paper investigates different intelligent methods of tuning feedback-linearization control coefficients. Feedback-linearization technique is an effective method of controlling nonlinear systems. The most critical part of designing this controller is tuning the gains, especially if the plant has complex nonlinear dynamics. In this research, to improve the performance of the overall closed-loop system, the feedback linearization method has been integrated with the conventional proportional-integral-derivative (PID) controller. Also, a quadratic performance index was used to compare the functionality of the controllers tuned by the proposed intelligent methods. These intelligent methods include Genetic Algorithms (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), Fuzzy Logic, and Neural Network tuning algorithms. A quadrotor aircraft is used as the plant under study in order to evaluate the performance of the controllers tunned in this research. Finally, MATLAB simulation tests demonstrate the effectiveness of the presented algorithms. According to the results, it is demonstrated that the class of online algorithms performs better, even with the specified perturbation.
    Keywords: Feedback-linearization, GA algorithm, PSO algorithm, Fuzzy-logic, Neural-network
  • Seyed Shoja Amini, Ali Keymasi Khalaji *
    Researchers have a special fondness for continuum robots (CRs) due to their various applications. CRs have been modeled in different ways. One of these methods is called lumped model. Although the lumped modeling of CRs needs multiple degrees of freedom, researchers have considered only a few degrees of freedom. But considering such structures led to some issues in the accuracy of the controller. Therefore, in this paper, the dynamic modeling of a CR which is based on the lumped model is developed in a general form. Additionally, a control strategy based on sliding mode back-stepping control is proposed after introducing the first and second Lyapunov functions for stability proof. Moreover, a new function in the control law is used to avoid chattering phenomena. The proposed controller can reduce the settling time, which is one of the most important factors in controlling such robots. To demonstrate the efficiency of the proposed method, three different case studies are conducted for a planar 8-DOF continuum manipulator and the simulations are compared with the feedback linearization method (FL). The simulations show the effectiveness of the proposed method for controlling the continuum robot.
    Keywords: Feedback linearization, Lagrange formulation, Model-based control, Multi-DOF continuum robot, redundancy, sliding mode control
  • مهدی نیکوسخن لامع*
    در این مقاله به طراحی قانون هدایت مناسب برای تعقیب مسیر و پرواز آرایشی پرداخته شده است. هر دو هدایت تعقیب مسیر و هدایت پرواز آرایشی بر اساس کنترل خطی سازی پس خور می باشد. در تعقیب مسیر، رهبر با سرعت ثابت فرض شده است. با تغییر متغیر مستقل از زمان به برد طولی، مسیله به یک مسیله تک ورودی-تک خروجی تبدیل و کنترلر غیرخطی طراحی شده است. در طراحی پرواز آرایشی، تعقیب گرها با سرعت طولی قابل کنترل و البته محدود فرض شده است. بنابراین در کنترل پرواز آرایشی یک سیستم دو ورودی-دو خروجی مطرح است. در طراحی کنترلر پرواز آرایشی از یک مشاهده گر مود لغزشی مرتبه 2 برای تخمین شتاب و زاویه مسیر رهبر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کنترلر تعقیب مسیر طراحی شده عملکرد بهتری نسبت به هدایت غیرخطی مبتنی بر هدایت ناوبرسی تناسبی دارد. همچنین، کنترلر طراحی شده برای پرواز آرایشی و همچنین مشاهده گر مود لغزشی عملکرد مناسبی در ایجاد پرواز آرایشی و تخمین حالت های موردنیاز حتی در حضور نویز اندازه گیری دارد.
    کلید واژگان: پهپاد, تعقیب مسیر, پرواز آرایشی, خطی سازی پس خور, مشاهده گر مود لغزشی
    Mahdi Nikusokhan Lame *
    This paper proposes a guidance law design for trajectory tracking of a leader UAV and formation flight of pursuer UAVs. According to nonlinear kinematics for both problems, the feedback linearization theory has ben used. Therefore, using this theory, the nonlinear problem has been transferred to a linear one and using the linear control theory the control parameters has been determined to achieve the desired performance. In the trajectory tracking problem, assuming a constant velocity leader, a change of the independent variable from the time to the downrange has been performed and the problem is transferred to a single-input single-output control problem, consequently, the controller is designed. In the formation flight problem, assuming pursuers with the bounded controllable velocity, we have a two-input two-output nonlinear system. Supposing no communications between pursuers and the leader, a second order sliding mode observer is utilized to estimate the required states in formation flight controller. Results show that the settling time of trajectory tracking error of the proposed nonlinear guidance law is almost 30% better than the nonlinear trajectory tracking controller based on the proportional navigation guidance law. Also, the designed formation flight has a good performance in controlling the formation flight. Also, the sliding mode observer is able to estimate the leader states even in the presence of noise.
    Keywords: UAV, Trajectory Tracking, formation flight, Feedback linearization, Sliding Mode Observer
  • میرابوالفضل مختاری*
    در این تحقیق برای کنترل سیستم غیر خطی کوادروتور از روش پس خوراند خطی ساز بر اساس دینامیک سیستم استفاده شده است. برای تنظیم موقعیت کواد روتور از کنترل کننده ترکیبی PID مرتبه کسری استفاده می شود. همچنین از شبکه های عصبی برای تنظیم ضرایب کنترل کننده ترکیبی استفاده شده که برای بروز رسانی وزن های شبکه از الگوریتم پس انتشار خطا بهره برده ایم. در این مقاله برای غلبه بر مشکلات پیاده سازی عملگر مرتبه کسری از تقریب بهینه اوستالوپ برای تخمین و پیاده سازی عملگر کسری استفاده می شود. درنهایت نتایج شبیه سازی برای بررسی دقت روش ارایه شده و همچنین مقاومت آن ارایه می شوند.
    کلید واژگان: کوادروتور, فیدبک خطی ساز, PID, مرتبه کسری, شبکه عصبی
    M. Abolfazl Mokhtari *
    Quadrotor is an underactuated and nonlinear coupled system. in this paper for controlling the dynamic of the system, feedback linearization (FL) method is used to convert the nonlinear model to a simple linear one. Moreover, a combination of fractional order PID (FOPID) with FL is used to improve the tracking ability. Tuning the parameters of NFOPID, because of two more orders of integral and derivation is a complicated task; therefore neural networks (NNs) method is used to cope with this duty. Back propagation (BP) algorithm is used to train the weights of the NNs. Because of the flexibility and online learning of the NNs, the proposed controller can be robust against uncertainties and disturbances. The fractional order operator has infinite dimension and for practical implementation modified Oustaloup's method is used in this paper. and finally the results of the simulations also validate the effectiveness and robustness of the proposed scheme.
    Keywords: quadrotor, Feedback linearization, PID, Fractional Order, Neural Networks
  • سعید خان کلانتری، حسن محمدخانی*
    روش های معمول طراحی اتوپایلوت، برای مواجهه با نامعینی ها محافظه کارانه عمل کرده و اتوپایلوت به میزانی کند می شود که سیستم بتواند عملکرد پایدار خود را در حضور میزانی از نامعینی ها حفظ کند. اما در این صورت، تضمینی بر حفظ عملکرد مطلوب در حضور تمام نامعینی ها وجود نخواهد داشت و از ظرفیت سیستم به خوبی استفاده نمی شود. در روش ارایه شده، با استفاده از رویت گر حالت افزوده، نامعینی ها به شکل تجمیع شده و در کنار حالت های سیستم تخمین زده می شوند و با استفاده از رویکرد خطی سازی با بازخورد، به همراه عبارت های غیرخطی از فرآیند کنترل حذف می گردند. آنچه باقی می ماند یک سیستم خطی ساده است که به نحو ساده تری قابل کنترل است. در این روش، با نامعینی ها بدون محافظه کاری برخورد می شود و در نتیجه، کارایی در شرایط مختلف بهبود می یابد. در انتها و به منظور مقایسه، نتایج عملکرد روش پیشنهادی و اتوپایلوت خطی در اجرای 1000 مرتبه مونت کارلو با شرایط مشخص مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که روش پیشنهادی در مقایسه با روش مرسوم از عملکرد بهتری برخوردار است.
    کلید واژگان: اتوپایلوت غیرخطی, خطی سازی با فیدبک, رویتگر حالت افزوده, مقاوم
    Saeed Khan Kalantary, Hassan Mohammadkhani *
    The conventional methods for designing autopilots deal conservatively with uncertainties such that the autopilot should be slowed down to the extent in which the system can maintain its desired performance in the presence of a certain uncertainty. However, there will be no guarantee of good performance in the presence of all uncertainties while the capabilities of the system will not be used properly. In the proposed method, using the extended state observer, the lumped uncertainties along with the system’s states will be estimated, and using feedback linearization approach, along with the nonlinear terms will be removed from the control loop. What remains is a simple linear system that is easier to control. In this method, uncertainties is treated without conservatism and consequently performance is improved in different conditions. Finally, for comparing the results of proposed method with linear autopilot a 1000 times Mont Carlo running with specific condition has been used and is shown that the proposed method is better than the conventional method in performance.
    Keywords: Nonlinear Autopilot, Feedback Linearization, Extended State Observer, Robust
  • یاسین سرافراز*، فرید شاهمیری، سید حسین ساداتی
    هدف از این تحقیق، توسعه روش های واپایش ربات هوایی چهارپره-کواد روتور- با استفاده از مکانیسم گام متغیر و مقایسه آن با روش غالب کنترل این گونه پرنده ها مبنی بر تغییر سرعت دوران روتورهای اصلی، است. متدلوژی و فن حل مسئله مبتنی بر استخراج معادلات حرکت 6 درجه آزادی برای کوادروتورهای گام متغیر، محاسبات تریم، خطی سازی معادلات حرکت و نهایتا طراحی سیستم کنترل خطی و غیرخطی است که البته برای پوشش فاز پرواز ایستا تنظیم شده است. مدل سازی دینامیکی در این بررسی اساسا شامل مدل آیرودینامیک روتورهای اصلی در رینولدز پایین، مدل سازی دینامیکی موتور و سیستم پیشران با تلفیق تیوری ممنتوم -المان پره است. با قید حداقل مصرف توان و بهره گیری مکان هندسی ریشه ها، بهینه سازی پرواز ایستا، پیاده سازی و با دو حلقه وضعیت و موقعیت از روش های خطی و همچنین خطی سازی بازخورد پرنده کنترل گردیده است. کنترل موقعیت پرنده در مکانیسم گام متغیر بهبود مانور پذیری پرنده را نمایش می دهد. مقایسه نتایج شبیه سازی، بهبود عملکرد را در مکانیسم گام متغیر با استفاده از خطی سازی بازخورد در مقابل روش کنترل خطی اثبات می نماید. این دستاورد می تواند به افزایش مداومت پرنده و همچنین توسعه پاکت پروازی ربات های چهارپره منجر گردد.
    کلید واژگان: کوادروتور, گام متغیر, تئوری المان پره, خطی سازی بازخورد, واپایشگر خطی
    Yasin Sarafraz *, Seyeh Hoseyn Sadati
    This paper concerned with the performance improvement of quad rotor using by variable pitch control system. The methodology was laid out based on dynamic modeling of six degree of freedom motion, trim calculations, linearization, and robust control system design for a candidate variable pitch quad-rotor at hover. Therefore, a comprehensive mathematical model of rotors was derived based on the blade element-momentum theory (BEMT) at low Reynolds number, and then, the engine and propulsion models were appended to form the real quad-rotor as a whole. Two control loops including of an inner loop for attitude control system and the outer loop for motion control applied with the robust control system, is the main structure of control system design. Linear controller and feedback linearization controller was also implemented to cover the stability of the quad rotor and compensation of fixed and variable pitch control mechanisms.. Variable pitch quad rotor helped the user to made bigger quad rotor with the less problem in control system which prepared from gyroscopic effect in fixed pitch quad rotor.
    Keywords: Quad Rotor, Variable Pitch, Linear Controller, Feedback linearization
  • زهرا ناصری اصل، رسول فشارکی فرد *، حامد غفاری راد
    امروزه نیاز صنعت جوشکاری، به ارتقای کیفیت جوش سبب شده است تا جوشکاری رباتیک مورد توجه قرار گیرد. به کارگیری ربات های صنعتی مفصلی برای جوشکاری، چالش های فراوانی را به همراه دارد، چرا که برخی از ربات ها قابلیت جبران خطای ردیابی مسیر درز را به صورت برخط ندارند. بنابراین برای اصلاح خطای پیمایش درز جوشکاری، در این مقاله استفاده از یک مکانیزم کمکی پیشنهاد می شود. این مکانیزم یک میز یک درجه آزادی است که می تواند حرکت پیوسته ای در قطعه کار زیر مشعل جوشکاری ایجاد نماید. حرکت دورانی موتور مکانیزم به وسیله یک سیستم بال اسکرو به یک حرکت انتقالی قطعه کار تبدیل می شود که این حرکت خطی خطای ردیابی را جبران می کند. از آنجایی که در فرآیند جوشکاری دقت حرکت نسبی قطعه کار و مشعل جوشکاری اهمیت زیادی دارد، کنترل مناسب میز واسط کیفیت جوش حاصل را تضمین می کند. در این مقاله، دو روش مختلف برای کنترل میز یک درجه آزادی بررسی می شود. در روش اول، با توجه به پیچیدگی مدل اصطکاک مکانیزم بال اسکرو و حضور ترم های غیرخطی، این بخش از مدل به عنوان اغتشاش خارجی در نظر گرفته می شود و سپس یک کنترل کننده PID برای قسمت خطی آن طراحی می شود. در روش دوم، موسوم به خطی سازی پسخورد، یک قانون کنترل به گونه ای طراحی می شود که خطای ردیابی مسیر، با گذر زمان به صفر میل کند. بررسی نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان دهنده برتری نسبی دقت روش دوم کنترلی نسبت به روش اول بوده، در حالی که خطای کنترل کننده PID 3میلی متر و خطای کنترل کننده دوم 0. 5میلی متر است. در انتها مجموعه عملی مورد استفاده در جوشکاری رباتیک برای ارزیابی نتایج معرفی می شود.
    کلید واژگان: جوشکاری رباتیک, درزهای صفحه ای, مکانیزم کمکی, خطای ردیابی مسیر, خطی سازی پسخورد
    Z. Naseriasl, R. Fesharakifard*, H. Ghafarirad
    Nowadays, the need of welding industry's to improve weld quality has led to the consideration of robotic welding. The use of articulated industrial robots for welding has many challenges. Because some robots do not have the capability of online error compensating of the seam track. Therefore, in order to remove the welding seam tracking error, the use of an auxiliary mechanism is proposed in this article. This mechanism is a table with 1-degree of freedom (dof), which produces a continuous motion in workpiece under the welding torch. The rotational motion of the motor is transformed into a translational motion of the workpiece by a ball-screw system, where this linear motion compensates the tracking error. Since in the welding process, relative motion accuracy of the workpiece and the welding torch is crucial, proper control of the interface table ensures the weld quality. In this paper, two different methods for controlling the table with 1-dof are studied. In the first method, due to the complexity of friction model of the ball-screw mechanism and the presence of nonlinear terms, this part of the model is considered as an external disturbance, and, then, a PID controller for the linear part is designed. In the second method, known as feedback linearization, a control law is designed for that the tracking error tends to zero by passing time. Throught a comparison between the simulation results, the second control method demonstrates better precision relating the first controller. While the error of PID controller equals to 3 mm and the second controller’s error does not go beyond 0.5 mm. At last, the experimental cell used for the robotic welding is introduced to evaluate the mentioned results.
    Keywords: Robotic welding, Planar seams, Auxiliary mechanism, Trajectory tracking error, Feedback linearization
  • Ehsan Alimohammadi, Esmaeel Khanmirza*, Hamed Darvish Gohari

    In cruise control systems, the performance of the controller is important. Hence, in order to have accurate results, the nonlinear behavior of a vehicle model should also be considered. In this article, a vehicle with a nonlinear model is controlled by using a nonlinear method. The nonlinear term of the model is the generated torque of engine, which is a polynomial equation. In addition, feedback linearization is used as a nonlinear method in order to design two parallel controllers to control the movement of the vehicle. These two parallel controllers are used to control braking and gas pedals which are in charge of the angular velocity of the wheels. To check the performances of controllers, first, each controller is used separately. Finally, two parallel controllers are used to track the reference signal. Comparison between results shows that the designed controller is able to reduce the convergence time of about 10 seconds. This improvement is near 35% in comparison with near studies. In addition, it can reduce the error between the velocity of the vehicle and the values of the reference signal that results in more safety for passengers.

    Keywords: cruise control, nonlinear model, generated torque, feedback linearization, parallel controllers
  • محمد نوابی*، محمدرضا حسینی
    استفاده از تئورهای کنترل غیرخطی در مسئله کنترل وضعیت فضاپیما رایج و مرسوم می باشد. تئوری خطی سازی پسخورد یک روش کنترل غیرخطی است که سعی در خطی سازی دینامیک های غیرخطی سیستم دارد. انتخاب خروجی در این تئوری کنترلی، اثر مستقیمی بر پایداری سیستم خواهد داشت. به منظور کنترل وضعیت فضاپیما در این روش، پارامترهای توصیف کننده وضعیت سیستم به عنوان خروجی در نظر گرفته می شوند. هدف این پژوهش بررسی تفاوت اثر استفاده از روش مرسوم بیان سینماتیک از طریق پارامترهای کواترنیون در مقابل استفاده از پارامترهای اصلاح شده رودریگز می باشد. با طراحی صورت گرفته و نتایج شبیه سازی ها این مطلب مشخص شد که استفاده از کواترنیون ها در مانورهایی که منجر به صفر شدن قسمت اسکالر پارامترهای کواترنیون می شود، عدم کارایی قانون کنترلی رابه علت وجود سینگولاریتی در محاسبات نتیجه خواهد داد. این در حالی است که به کمک پارامترهای اصلاح شده رودریگز این مشکل به وجود نمی آید و کنترلر در مانورهای تغییر وضعیت یکسان سرعت و بهره وری بیشتری را با تلاش کمتر از خود نشان می دهد.
    کلید واژگان: کواترنیون ها, پارامترهای اصلاح شده رودریگز, خطی سازی پسخورد, کنترل وضعیت فضاپیما
    Mohammad Navabi *, Mohammad Reza Hosseini
    Using nonlinear control theories is common for the attitude control problem of spacecraft.Feedback linearization theory is a nonlinear control method which tries to transform nonlinear dynamics of system into linear.In this control theory, outputs choice will have a direct impact on the stability of system.In order to control the spacecraft attitude by this method, parameters that describe the spacecraft attitude are considered as outputs.The aim of this study is to investigate the effect of using quaternion parameters as a conventional representation in the kinematic equations compared with modified Rodrigues parameters.According to designed controller and simulation results, it is evident that in maneuvers with zero scalar part of quaternion, the controller efficiency is reduced due to singularity in the calculations.This is while by using modified Rodrigues parameters, singularity does not occur and in this way the controller, in the same maneuvers as the previous method, is faster and more efficient with less effort.
    Keywords: Quaternions, Modified Rodrigues parameters, Feedback linearization, Spacecraft attitude control
  • وحید حسنی، مصطفی تقی زاده، محمود مزارع
    در این مقاله، به مدلسازی و طراحی کنترل کننده موقعیت برای سیستم غیرخطی عملگر سروو هیدرولیکی تحت بارگذاری متغیر پرداخته شده است. مدل دینامیکی سیستم با در نظر گرفتن معادلات حاکم بر دینامیک شیر، نشتی ها، مدل اصطکاک و... استخراج شده است. برای دستیابی به عملکرد مطلوب در شرایط بارگذاری متغیر با دامنه تغییرات گسترده، باید روش کنترلی بکار گرفته شود که در مقابل تغییرات مقاوم باشد. همچنین، از آنجاییکه سیستم مورد مطالعه دارای دینامیک غیرخطی بوده و مدل استخراجی بیان دقیقی از رفتار سیستم نمی باشد، نیاز به کنترل کننده ای که بتواند در مقابل اثرات غیرخطی و عدم قطعیت مقاوم بوده و دارای سرعت، دقت و پایداری مناسب باشد، نیز ضروری است. لذا، با استفاده از روش های کنترل غیرخطی، کنترل کننده های خطی سازی بازخوردی و مود لغزشی در شرایط بار متغیر نیز طراحی شده است. در ادامه به منظور نشان دادن میزان مقاوم بودن کنترل کننده های طراحی شده، اغتشاش خارجی متغیر با زمان نیز در شبیه سازی در نظر گرفته شده و نتایج با PID مقایسه شده ایست. پارامترهای کنترل کننده های طراحی شده با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی بهینه شده و نتایج شبیه سازی عملکرد بهتر مود لغزشی نسبت به خطی سازی بازخوردی و PID را در برابر تغییر بار نشان می دهند.
    کلید واژگان: عملگر هیدرولیک, مدل سازی دینامیکی, خطی سازی بازخوردی, کنترل مود لغزشی
    Vahid Hassany, Mostafa Taghizadeh, Mahmood Mazare
    In this paper, dynamic modeling and position control of a nonlinear servo – hydraulic actuator system under variable loads is proposed. In dynamic model of the under studied system, governing equation of valve, leakage and friction is considered. To achieve to the desired performance of the system under variable loads with extend variation amplitude, a one control method is applied which is robust in the presence of the variation. Also, as a nonlinear servo hydraulic actuator system has a nonlinear dynamics and the extracted dynamic model is not accurate to proposed behavior of the system, one controller can be required which is robust against the nonlinearity and uncertainty effects. The controller should be having an appropriate response, more accuracy and stability. Regarding to position control of the nonlinear servo hydraulic actuator system in presence of variable loads, nonlinear controllers are designed using feedback linearization and sliding mode techniques. In addition, in order to show the robustness of proposed controllers, a time varying disturbance and noise are applied in the simulation and results of the simulation are compared with classical PID controller. Controller parameters is optimized using harmony search algorithm and simulation results show the outperforming of sliding mode control in spite of variable loads against feedback linearization technique and PID controllers.
    Keywords: Hydraulic actuator, dynamic modeling, Feedback Linearization, Sliding mode control
  • وحید معرفت خلیل آباد *
    در این مقاله کنترل کنندهای با روش خطی سازی پسخورد برای کنترل خیز میکروتیری که تحت تاثیر شوک های مکانیکی می باشد، طراحی شده است. شوک های سینوسی، دندانه اره ای و پالس مربعی به عنوان سیگنال مرجع به نمایندگی از شوک های موجود در طبیعت که پیچیده و شامل هارمونیک های مختلفی هستند، انتخاب شده و برای ارزیابی رفتار سیستم استفاده شده اند. میکروتیر مابین دولایه الکترود قرار دارد و هر یک از الکترودها با ولتاژ متفاوتی باعث تحریک و کشش میکروتیر می شوند. لایه الکترود فوقانی به منظور کنترل میکروتیر تعبیه شده است. برای بررسی نحوه رفتار میکروتیر در مقابل این شوک ها، ابتدا مدل دینامیکی حاکم بر میکروتیر استخراج شده است، سپس معادلات بدست آمده بوسیله روش گلرکین گسسته سازی شده اند. پس از گسسته سازی پاسخ میکروتیر به هر یک از شوک های مرجع ترسیم شده است. مدل غیرخطی بدست آمده با استفاده از شکل حالت اول میکروتیر استخراج و مبنای طراحی کنترلر قرار گرفته است. با استفاده از روش خطی سازی پسخورد کنترلر غیرخطی طراحی شده و دینامیک مرتبه دوم مناسبی همراه با آن به رفتار میکروتیر اعمال می شود. در نهایت با کمک شبیه سازی عددی، کارایی کنترل کننده نسبت به ورودی های مختلف سنجیده می شود. شبیه سازی ها نشان دهنده قابلیت کنترلر طراحی شده در مقابله با اثرات نامطلوب شوک و به تاخیر انداختن پدیده ناپایداری کشش داخل می باشد.
    کلید واژگان: ارتعاشات, خطی سازی پسخورد, میکروتیر, شوک مکانیکی, ناپایداری کشش داخل
    Vahid Marefat *
    In this paper a nonlinear controller is going to be designed for micro-beam’s deflections under mechanical shock effects. The micro-beam is supposed to undergo mechanical shocks. Mechanical shocks are one of the failure sources and the controller is to considerably suppress shock’s unfavorable effects. Half-Sine, rectangular and triangular pulses are chosen as reference shock signals to represent true complicated shock signals in nature which consist of different harmonics. Two layers of electrodes are placed in both sides of the micro-beam and they are used to actuate the micro-beam by different voltage levels. Upper layer is specifically meant for control purpose. Nonlinear equations governing micro-beam’s deflection dynamics are derived, discretized by Galerkin method to a set of nonlinear duffing type ODE and used to investigate micro-beams response to each shock input signal. Controller design is based on a simple nonlinear model formed by micro-beam’s first mode shape. Proper second order behavior is generated by feedback linearization method as controller logic. Finally controller performance and shock rejecting capability is evaluated by numerical simulations. Controller is shown to be very effective in diminishing shock unfavorable effects and postponing pull-in instability by numerical simulations.
    Keywords: Vibrations, Feedback Linearization, Microbeam, Mechanical Shock, Pull, in Instability
  • حبیب احمدی، مهدی بامداد، سید محمد مهدی بحری
    در این مقاله دینامیک و کنترل یک ربات ساختار پیوسته با مکانیزم تاندونی مورد بررسی قرارگرفته است. ربات ساختار پیوسته مورد بررسی انحناء- ثابت فرض شده و از اثرات پیچش و تغییر طول در راستای محوری صرف نظر شده است. کابل های موجود با تیر اویلر برنولی تقریب زده شده و با استفاده از معادلات لاگرانژ فرم بسته معادلات دینامیکی ربات محاسبه شده است. در این مقاله کنترل ربات در دو بخش انجام شده که در مرحله اول مدل دینامیکی معین فرض شده و با استفاده از فیدبک خطی ساز به کنترل موقعیت و سرعت پرداخته شده است؛ اما نامعینی های موجود در مدل دینامیکی، همواره کنترل ربات های پیوسته را با چالش مواجه می کنند. در این وضعیت می توان با دانستن تقریبی از پارامترها و انتخاب مقدار مشخصی برای آن به کنترل ربات پرداخت اما در این روش خطا صفر نخواهد شد و در محدوده مشخصی باقی خواهد ماند. لذا در بخش دوم طراحی کنترلر، از روش کنترل تطبیقی برای حل مشکل فوق استفاده شده است. در مسئله مورد مطالعه جرم ستون فقرات اصلی و ستون فقرات ثانویه به عنوان نامعینی در سیستم فرض شده است. لذا برای تخمین این نامعینی، یک قانون تطبیق ارائه شده است که ضمن تخمین مناسب پارامترهای فوق، خطا در ردیابی موقعیت و سرعت را صفر می کند. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب در ردیابی سرعت و موقعیت را نشان می دهد.
    کلید واژگان: ربات ساختار پیوسته, انحنا ثابت, کنترلر تطبیقی, اویلر برنولی, فیدبک خطی ساز
    Habib Ahmadi, Mahdi Bamdad, Seyed Mohammad Mahdi Bahri
    In this paper, dynamics and control of a Tendon-based continuum robot is investigated. The curvature is assumed that constant in each section of continuum robot. Kinematic equation is established on the basis of the Euler-Bernoulli beam. The dynamic model of the continuum robot is derived by using Lagrange method. In this paper, robot control is performed in two parts: firstly, Dynamic model is assumed to be known and position and velocity tracking control has been by using the feedback linearization method, But uncertainties in the dynamic model, are constantly challenged the control of continuum robots. For unknown parametric quantities such as mass coefficients, one way is simply substitutes a fixed estimate for the unknown parametric quantities. In this case tracking error is not equal to zero but it’s bounded. For many applications, we cannot assume that tracking error vector is not equal to zero. In such cases we use adaptive controller. In this paper the total mass of the primary backbone and secondary backbone are uncertain parameters, therefore, a new adaptive controller is presented to estimate those uncertainties while cause to asymptotically stable for tracking error. Simulation results show good performance in velocity and position tracking.
    Keywords: Continuum robot, constant curvature, adaptive controller, Euler, Bernoulli beam, feedback linearization
  • محمد علی توفیق، محمد محجوب، موسی آیتی
    در این مقاله یک عمودپرواز شش-ملخه با پیکربندی جدید، مدلسازی شده و به منظور تعقیب مسیر مطلوب، از روش فیدبک خطی ساز با دو رویکرد، استفاده گردیده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده ترین پرنده های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردها با محدودیت مواجه می باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده، دو ملخ هم محور با دور ثابت و با جهت چرخش مخالف به مرکز کوادروتور اضافه گردیده تا علاوه بر افزایش ظرفیت حمل بار، باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی شده و در عین حال دینامیک و نحوه هدایت آن بدون تغییر بماند. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک، جفت شده و ناپایدار می باشند. برای کنترل عمودپرواز، روش فیدبک خطی-ساز به دو صورت ارائه گردیده است. در رویکرد اول، از فیدبک خطی ساز به صورت متداول استفاده شده که کنترل کننده ای با حجم محاسبات بالا و شامل مشتق مرتبه سوم خروجی حاصل می گردد که به نویز حسگرها بسیار حساس می باشد. در رویکرد دوم، با تفکیک دینامیک پرنده به دو زیرسیستم انتقالی و دورانی، کنترل کننده سلسله مراتبی به روش فیدبک خطی ساز طراحی می گردد که به مراتب ساده تر و پیاده سازی آن نیز آسان تر می باشد. همچنین، برای جبران دینامیک عملگرها از الگوریتم فیدبک خطی ساز دو مرحله ای استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیستم کنترلی طراحی شده با رویکرد دوم، عملکرد بهتری در ردیابی مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد.
    کلید واژگان: عمودپرواز شش, ملخه, پرنده بدون سرنشین, کوادروتور بهبودیافته, فیدبک خطی ساز
    Mohammad Ali Tofigh, Mohammad Mahjoob, Moosa Ayati
    In this paper, modeling and feedback linearization controller for trajectory tracking of a novel six-rotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is developed. Because of the very simple structure and high maneuverability, quadrotors are one of the most preferred types of UAVs but the main problem of them is their small payload. In the proposed novel model, two coaxial propellers are added to the center of vehicle to improve the ability of lifting heavier payloads, and to excel anti-crosswind capability of quadrotor, while the dynamic and steering principle is preserved. The dynamic model is obtained via Newton Euler approach. Model is under actuated, nonlinear, and has strongly coupled terms. Also, two types of nonlinear controllers are presented. First one is a conventional input-output feedback linearization controller which involves high-order derivative terms and turns out to be quite sensitive to sensor noise as well as modeling uncertainty. Second controller is a feedback linearization based on the hierarchical control strategy that yields easier controller. To compensate actuator’s dynamic and moreover, to avoid complexity of controller, a two-stage algorithm is utilized. The obtained simulation results confirm that the performance of hierarchical controller is more convenient in terms of position tracking and disturbance rejection than conventional controller.
    Keywords: Unmanned aerial vehicle, six, rotor aircraft, modified quadrotor, feedback linearization
  • محمدعلی توفیق، محمد محجوب، سید موسی آیتی
    در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید بطور کامل مدلسازی و دو سیستم کنترل غیرخطی با هدف تعقیب مسیر، برای آن طراحی و مقایسه شده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده ترین پرنده های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردهای عملیاتی با محدودیت مواجه می باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده با اضافه شدن یک ملخ به مرکز کوادروتور، ظرفیت حمل بار آن بهبود یافته است. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک، جفت شده و به شدت ناپایدار می باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی گردد. دو نوع کنترل کننده برای پرنده ارائه شده است، یکی به روش خطی سازی پسخوراند ورودی- خروجی که شامل مشتق گیری مرتبه بالای خروجی بوده و نسبت به دینامیک های مدل نشده و نویز حسگرها حساس می باشد و دیگری به روش بک استپینگ و با استفاده از رویکرد کنترل آبشاری که برای ویژگی زیرتحریک بودن پرنده مناسب بوده و دارای حجم محاسبات پایینی می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیستم کنترلی طراحی شده به روش بک استپینگ عملکرد مطلوبی در پایدارسازی پرنده و تعقیب مسیر مرجع داشته و در برابر دینامیک های مدل نشده و اغتشاش مقاوم می باشد.
    کلید واژگان: عمودپرواز پنج ملخه, کوادروتور بهبودیافته, کنترل بک استپینگ, خطی سازی پسخوراند ورودی خروجی
    Mohammad Ali Tofigh, Mohammad Mahjoob, Seyed Mousa Ayati
    In this paper, modeling and tow type of nonlinear controller for trajectory tracking of a novel five-rotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is developed. Because of the very simple structure and high maneuverability, quadrotors are one of the most preferred types of UAVs but the main problem of them is their small payload. In the proposed novel model, one propeller is added to the center of vehicle to improve the ability of lifting heavier payloads, and to excel anti-crosswind capability of quadrotor. The dynamic model is obtained via Newton Euler approach. The model is under actuated, nonlinear, and has strongly coupled terms. Also, two types of nonlinear controllers are presented. First one is a conventional input-output feedback linearization controller which involves high-order derivative terms and turns out to be quite sensitive to sensor noise as well as modeling uncertainty. Second controller is a BackStepping controller based on the hierarchical control strategy that yields easier controller. The obtained simulation results confirm that the performance of BackStepping controller is convenient in terms of stability, position tracking and it is robust in presence of disturbance.
    Keywords: Unmanned aerial vehicle, five, rotor aircraft, modified quadrotor, feedback linearization, backstepping controller
  • Leila Alizadeh Saravi, Moharam Habibnejad, Saeed Rafee Nekoo
    In this study, feedback linearization (FL) for 6R manipulator is designed, simulated and implemented. The presented input-output FL controller has achieved the desired performance for the complicated nonlinear terms in the arm’s dynamic equations. Simulations were used to test the performance of the controller for point-to-point motion as well as continuous trajectory. The results of the point-to-point motion simulations and experiments were compared, where it indicates that the proposed approach preserved smooth motion in a very short process time with good accuracy. The dynamic load carrying capacity (DLCC), which is a criterion to determine FL controller performance on 6R robot, is also investigated, based on saturated torque of the motors and allowable error bounds. Moreover, it was shown that the control law is able to accurately represent closed-loop equations and simultaneously imposed desirable behavior on 6R robot.
    Keywords: 6R Robot, Inverse Kinematic, Forward Kinematic, Feedback Linearization, DLCC
  • محمد مهدی فاتح، جواد کیقبادی
    در این مقاله برای نخستین بار طرح کنترل فازی تطبیقی ربات تک چرخ چهار درجه آزادی با وجود محرکه های الکتریکی ارائه می گردد. نوآوری دیگر مقاله ارایه مدل جدیدی از ربات تک چرخ چهار درجه آزادی برای اجرای راهبرد کنترل ولتاژ و راهبرد کنترل گشتاور است. دینامیک حرکت بصورت سیستم غیرخطی و چند متغیره با اثر متقابل بین ورودی ها و خروجی ها توصیف می گردد. ربات تک چرخ مانند آونگ وارون در وضعیت ناپایدار قرار دارد. علاوه بر آن، تعداد محرکه های ربات کمتر از تعداد درجات آزادی آن است. پیچیدگی دینامیک ربات، اهمیت طراحی کنترل کننده را دو چندان می سازد. در این تحقیق، کنترل کننده خطی سازی پسخورد مبتنی بر مدل با راهبرد کنترل گشتاور طراحی می گردد. سپس، کنترل کننده فازی تطبیقی غیرمستقیم با راهبرد کنترل ولتاژ نیز طراحی می شود که پایداری سیستم کنترل را در حضور عدم قطعیت تضمین می نماید. پایداری نقطه تعادل با روش مستقیم لیاپانوف بررسی می شود. نتایج شبیه سازی موفقیت کنترل کننده را در حفظ تعادل و پایداری ربات تک چرخ نشان می دهد.
    کلید واژگان: ربات تک چرخ الکتریکی, خطی سازی پسخورد, فازی تطبیقی غیرمستقیم, راهبرد کنترل ولتاژ
    Mohammad Mehdi Fateh, J. Keighobadi
    In this paper، a novel adaptive fuzzy control design for a four degrees of freedom single-wheel robot including its electric motors is presented. Another novelty of this paper is to derive a novel model for this robot for using voltage control strategy in the control design. The dynamics of motion is described as a nonlinear multivariable system with couplings between inputs and outputs. Similar to an inverse pendulum، the single-wheeled robot is in the instable equilibrium point. In addition، number of actuators of robot are less than the degrees of freedom of robot. The control design becomes so important due to this complexity. Based on the derived model in this research، a novel feedback linearization controller by using torque control strategy is designed. Then، a novel indirect adaptive fuzzy controller in voltage control strategy is designed. The stability is guaranteed in the presence of uncertainties. The stability of equilibrium point is analyzed by direct method of Lyapunov. Simulation results show the effectiveness of controllers to keep the balance and stability of the single-wheel robot.
    Keywords: Single–wheel electrical robot, feedback linearization, Indirect adaptive fuzzy control, Voltage control strategy
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال