پایان نامه ارشد کنترل بازوی انعطاف پذیر Quanser

پایان نامه ارشد کنترل بازوی انعطاف پذیر Quanser
مقطع : کارشناسی ارشد مکانیک – مکاترونیک
چکیده
در این نوشتار، به بررسی به کارگیری کنترل عصبی- فازی با الگوریتم آموزش عاطفی برای کنترل بازوی انعطاف پذیر Quanser پرداخته شده است. توصیف دقیق دینامیک سیستم بازوی انعطاف پذیر به دلیل ویژگی های مدل بازوی انعطاف پذیر از جمله مدل غیرخطی، متغیر با زمان و با مرتبه بالا(از نظر تئوری بی نهایت)، کار بسیار پیچیده ای است. به همین دلیل کنترل کننده هایی که طراحی آنها به صورت آزاد از مدل صورت می گیرد، می توانند گزینه مناسبی برای کنترل بازوی انعطاف پذیر باشند تا با استفاده از بهترین دانش موجود بتوان با نا معینی های موجود در مدل ساده شده روبرو شد. از جمله روش های کنترلی آزاد از مدل روش های کنترل عصبی و فازی می باشند. از این میان روش کنترل عصبی- فازی به دلیل بهره گیری از ویژگی های قانونمند و مقاوم بودن کنترل فازی و ویژگی های نگاشت غیر خطی، توانایی برخورد با عدم قطعیت ها و طبیعت تطبیقی کنترل عصبی، انتخاب شده است. از طرف دیگر، در کنترل کننده های فازی و عصبی- فازی نسبت به کنترل کننده های عصبی میزان حساسیت به شرایط اولیه نیز کاهش می یابد که این امر در پیاده سازی کنترل کننده روی مدل واقعی بیشتر خود را نشان می دهد. تحت عملگر بودن بازوی انعطاف پذیر نیز یکی از دلایلی است که انتخاب روش های کنترلی بهینه ساز را برای این سیستم مناسب می سازد. از آنجا که الگوریتم های آموزش روش های هوشمند تطبیقی هم همواره در جهت بهینه کردن یک تابع هدف پیش می روند، روش های هوشمند انتخاب مناسبی محسوب می شوند. در این تحقیق، الگوریتم آموزش عاطفی را انتخاب کردیم زیرا وقتی به دلیل وجود عدم قطعیت ها و حجم محاسبات، یک تصمیم گیری کاملا منطقی و مستدل غیر ممکن می شود، آنگاه می توان از عواطف به عنوان یک روش تقریبی برای انتخاب تصمیم مناسب استفاده کرد. در آموزش عاطفی، یک نسخه شناختی از آموزش تقویتی نشان داده می شود که در آن یک سیگنال نقاد به طور مداوم نتایج سیستمی را که با فرمان کنترلی انتخاب شده کار می کند، بر حسب معیار های عملکرد ارزیابی می کند و وظیفه آموزش کنترل کننده را بر عهده دارد. با استفاده از الگوریتم آموزش عاطفی جهت تطبیق پارامتر های کنترل کننده عصبی- فازی، پارامتر های قابل تنظیم آن شامل مراکز دسته بخش تالی و مراکز دسته و انحراف معیار توابع گوسین در بخش مقدم از طریق این الگوریتم آموزش داده شده و به صورت بهنگام به روز رسانی می شوند.
کلمات کلیدی : بازوی انعطاف پذیر، کنترل فازی- عصبی، آموزش عاطفی

فهرست
1فصل اول: مروری بر بازوی انعطاف پذیر و کنترل آن بر مبنای روش های هوشمند …………. 1
1-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-2- ویژگی های مدل سیستم ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3
1-3- چرا کنترل هوشمند ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3
1-4- کاربردها …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5
1-5- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه کنترل هوشمند بازوی انعطاف پذیر ………………………………………………….. 6
1-5-1- کنترل کننده عصبی بر اساس بازسازی خروجی …………………………………………………………………………. 7
1-5-2- کنترل کننده عصبی بر اساس مدل دینامیک معکوس ……………………………………………………………. 10
1-5-3- کنترل فازی توزیع یافته ………………………………………………………………………………………………………….. 12
1-5-4- سایر روش ها ……………………………………………………………………………………………………………………………… 16
فصل دوم: سیستم بازوی انعطاف پذیر Quanser …………………………………………………… 17
2-1- پایه سیستم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 18
2-2- موتور DC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 19
2-3- انکودر …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 19
2-4- بازوی انعطاف پذیر ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 20
2-5- تنش سنج ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 21
2-6- منبع تغذیه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 21
2-7- برد PCI MultiQ مدل 626 …………………………………………………………………………………………………………………… 21
2-8- نرم‌افزار WinCon …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24
2-9- نرم‌افزار سیمولینک ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 24
فصل سوم: مدلسازی ………………………………………………………………………………………….. 26
3-1- مدلسازی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27
3-1-1- مدل بازوی انعطاف پذیر ……………………………………………………………………………………………………….. 28
3-1-2- مدل محرک ………………………………………………………………………………………………………………………….. 30
3-1-3- معادلات دینامیک سیستم …………………………………………………………………………………………………… 32
فصل چهارم: کنترل عصبی- فازی …………………………………………………………………….. 34
4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35
4-2- فازی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 36
4-2-1- مجموعه های فازی ………………………………………………………………………………………………………………. 36
4-2-2- منطق فازی ………………………………………………………………………………………………………………………….. 37
4-2-3- سیستم فازی ………………………………………………………………………………………………………………………. 38
4-3- کنترل کننده فازی بازوی انعطاف پذیر …………………………………………………………………………………………………… 39
4-4- شبکه‌های عصبی- فازی …………………………………………………………………………………………………………………………… 42
4-4-1- شبکه عصبی- فازی ممدانی ………………………………………………………………………………………………… 44
4-4-2- شبکه عصبی- فازی سوگنو ……………………………………………………………………………………………………… 48
4-5- کنترل کننده عصبی- فازی بازوی انعطاف پذیر ………………………………………………………………………………………….. 49
فصل پنجم: الگوریتم آموزش عاطفی …………………………………………………………………….. 51
5-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 52
5-2- آموزش عاطفی برای به روز رسانی متغیر های کنترل کننده عصبی- فازی ……………………………………………….. 54
5-3- تابع حساسیت بازوی انعطاف پذیر ……………………………………………………………………………………………………………….. 56
5-3-1- تابع حساسیت بازوی انعطاف پذیر بر اساس مدل فضای حالت ……………………………………………… 57
5-3-2- تابع حساسیت بازوی انعطاف پذیر بر اساس شناساگر شبکه عصبی ………………………………………. 58
5-3-2-1- شناسایی بر پایه شبکه عصبی …………………………………………………………………………….. 58
5-3-2-1-1- شبکه عصبی تابع پایه شعاعی وزن دار …………………………………………… 60
5-3-2-1-2- آموزش شبکه تابع پایه شعاعی وزن دار با روش پس انتشار خطا …. 62
فصل ششم: شبیه سازی و پیاده سازی کنترل بازوی انعطاف پذیر ……………………………. 65
6-1- کنترل کننده فازی با استنتاج مینیمم …………….. 66
6-1-1 شبیه سازی کنترل فازی با استنتاج مینیمم ……………………………………………………………………………… 67
6-1-2- پیاده سازی کنترل فازی با استنتاج مینیمم …………… 68
6-2- کنترل کننده فازی با استنتاج ضرب ……………………………… 69
6-2-1- شبیه سازی کنترل فازی با استنتاج ضرب …………………………………………………… 71
6-2-2- پیاده سازی کنترل فازی با استنتاج ضرب ………… 72
6-3- کنترل کننده عصبی- فازی ……………………….
6-3-2- پیاده سازی کنترل عصبی- فازی …………………………………………………….. 79
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات ……………………. 84
7-1- نتیجه گیری ……………………………. 85
7-2- پیشنهادات ……………. 86
پیوست …………………… 88

–
تعداد صفحه :112

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند