Uğur Taşdelen

Tez NoİndirmeTez KünyeDurumu335639
Smith predictor based controller design for a flexible robot arm / Esnek bir robot kolu için smıth kestirim tabanlı denetleyici tasarımı
Yazar:UĞUR TAŞDELEN
Danışman: PROF. DR. HİTAY ÖZBAY ; PROF. DR. ARİF BÜLENT ÖZGÜLER
Yer Bilgisi: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
Konu:Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
59 s. Bu tezde, esnek robot kolları için Smith kestirim tabanlı denetleyici yapısında yeni bir denetleyici önerilmiştir. Girdi olarak tork ve çıktı olarak hız alındığında tipik bir robot kolu modeli integrator ile birlikte esnek modları içermektedir. Ayrıca denetleyici ve tesis arasındaki zaman gecikmesinin etkileride kaçınılmazdır. Bu tarz bir modelin kontrölü için önerilen denetleyici yapısı, Smith kestirimli yapının genişletilmiş şeklidir. Yapılan tasarımların kararlılığı kontrolör parametrizasyonu ile garanti altına alınmıştır ve bozucu etki regülasyonu ile basamak tepkisi gibi performans objektiflerinin gerçeklenmesi için bir takım interpolasyon şartlarının sağlanması yoluna gidilmiştir. Kullanılan parametrizasyon yöntemi denetleyici parametrelerinin seçiminde serbestlik sağlamıştır ve bu, bozucu etki regülasyonu ile basamak tepkisi gibi performans objektiflerinin iyi sonuçlar vermesinin önünü açmıştır. Belirtilen serbest parametreler kapalı döngü kutuplarının yerlerini belirlemektedir. Ayrıca, pozisyon kontröl döngüsü içinde hiyerarşik bir yapı kullanılmıştır. Önerilen yapıyı koruyarak farklı tasarımlar konum kontrolünde de kullanılmıştır. Önceden var olan diğer Smith kestirim tabanlı denetleyicilere göre özellikle frekansı bilinen sinüsoidal bozucu etki bastırımında gelişmeler kaydedilmiştir. Kullanılan iki-dereceli denetleyici yapısı, basamak referans istekleri için geçici hal etkisinin geliştirilmesinde avantajlar elde edilmesini sağlamıştır. Gürbüz kararlılık testleri de yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar önerilen denetleyici yapısının kullanılırlığını ortaya koymuştur. In this thesis, a new Smith predictor based controller is proposed for a flexible robot arm. A typical robot arm model includes high order modes with integral action from torque input to velocity output. Here we can also consider the effect of possible delays between the plant and the controller. The controller structure considered has an extended Smith predictor form. The designs use controller parametrization for stability and they also achieve certain performance objectives via interpolation conditions based on the disturbance rejection and setpoint tracking properties. This parametrization method allows widest freedom in controller parameters and this results in improved performance, both in set-point response and disturbance rejection. Free parameters in the controller determines the location of closed-loop poles. A hierarchical structure is used to extend Smith predictor structure to the position control loop. By protecting proposed structure, different approaches are shown to control the position. Compared to existing Smith predictor based designs, disturbance attenuation property with respect to periodic disturbances at a known frequency is improved. A two-degree of freedom controller structure is shown to be helpful in shaping the transient response under constant reference inputs. Stability robustness properties of this system are also investigated. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed controller. Keywords: