یکی از بحث های مورد توجه در سال های اخیر در زمینه سیستم های غیرخطی به ویژه سیستم های رباتیک، طراحی مشاهده گر جهت تخمین بخشی از متغیرهای حالت سیستم و کنترل سیستم های غیرخطی مبتنی بر استفاده از مشاهده گر بوده است. به دلیل پیچیدگی دینامیک سیستم های غیرخطی و همچنین امکان پذیر نبودن طراحی جدا از هم مشاهده گر و قانون کنترلی، نتایج کارآمد برای سیستم های غیرخطی به ویژه سیستم های رباتیکی کمتر ارائه شده است. در این پژوهش به طراحی مشاهده گر و قانون کنترلی مبتنی بر استفاده از مشاهده گر برای سیستم های غیرخطی و سیستم های رباتیکی پرداخته شده است. ضمن مروری بر کارهای اصلی انجام شده در طراحی مشاهده گر غیرخطی، دو روش جدید در طراحی مشاهده گر برای سیستم های رباتیکی ارائه شده است. مشاهده گر ارائه شده در روش اول اختصاص به سیستم های رباتیکی سری دارد و از خواص معادلات دینامیکی این ربات ها استفاده می کند. در روش دوم، مشاهده گر حالت کلی تر داشته و علاوه بر سیستم های رباتیکی برای دسته وسیعی از سیستم های لیپشیتز قابل استفاده است. پایداری خطای تخمین در مشاهده گر و خطای تعقیب در سیستم کنترلی به طور همزمان با استفاده از روش مستقیم لیاپونوف بررسی شده است. الگوریتم های پیشنهادی مبتنی بر مدل هستند، با این وجود نسبت به تغییر پارامترهای سیستم مقاوم هستند. این ارزیابی ها با استفاده از شبیه سازی های عددی در محیط matlab تأیید شده اند. یکی دیگر از بحث های مورد توجه در دهه اخیر طراحی قانون کنترلی با در نظر گرفتن دینامیک محرک ها است، در این پایان نامه مشاهده گرهای سرعت و کنترل کننده های مبتنی بر مشاهده سرعت پیشنهادی با در نظر گرفتن دینامیک موتورهای محرک برای این سیستم ها نیز تعمیم داده شده است.

ماشینکاری الکتروشیمیایی یکی از روش های پیشرفته ماشینکاری است که برداشت ماده در آن بر اساس اصول حاکم بر هدایت یون ها در سلول های الکترولیز می باشد. از مزایای مهم این روش نسبت به سایر روش های سنتی، توانایی ماشینکاری فلزات بسیار سخت و ترد با اشکال پیچیده و با سرعت بالای برداشت ماده می باشد، به گونه ای که بدلیل غیر مکانیکی بودن فرایند، قطعه ماشینکاری شده عاری از هر گونه تنش پسماند خواهد بود. بدلیل مزایای مهم این روش ماشینکاری نسبت به سایر روش های سنتی، این روش برای تولید بسیاری از قطعات حساس، استراتژیک و پیچیده که از آلیاژهای فلزی سخت، ترد و شکننده مانند سوپرآلیاژهای پایه نیکل، تیتانیوم یا مولیبدن ساخته می شوند و نیازمند کمترین عیوب در ساختار آنها می باشند کاربرد دارد. یکی از مهمترین مشکلات این روش ماشینکاری غیرسنتی، طراحی دقیق شکل ابزار جهت تولید پروفیل خاصی بر روی قطعه کار می باشد. در این پژوهش، در ابتدا اصول حاکم بر ماشینکاری الکتروشیمیایی به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس بر اساس معادلات حاکم بر محیط های آن، روشی جهت شبیه سازی فرایند ماشینکاری الکتروشیمیایی در حضور میدان های الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و سیالاتی و چگونگی حل معادلات حاکم با استفاده از روش المان محدود ارائه شده است. این روش حل، توانایی طراحی ابزار کاتد را برای ماشینکاری سطوح سه بعدی آزاد و بدون نیاز به تکرار پروسه، امکان پذیر می سازد. در ادامه نمونه ای تحقیقاتی از دستگاه ماشینکاری الکتروشیمیایی ساخته شده و صحت عملکرد فرایند بر روی آن تست شده است. این دستگاه در نوع خود اولین دستگاه ماشینکاری الکتروشیمیایی بوده که کاملاً بر اساس توان و تجهیزات داخلی ساخته شده است. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که چگونه روش های متفاوت اعمال میدان الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و سیالاتی، بر خطوط هم پتانسیل میدان الکتریکی الکترودها تأثیر می گذارند. بنابراین می توان با استفاده از شبیه سازی فرایند و هدایت یون ها در جهت مناسب، تمایل به همگرا شدن پروفیل سطوح الکترودها را بدون صرف هزینه افزایش داد.

مسئله ردیابی و تعقیب یک مسیر معین و مطلوب با خطای تعقیب ناچیز توسط ربات یکی از موضوعات مهم و باز تحقیقاتی می باشد. دینامیک غیر خطی و به شدت کوپل شده ربات و وجود نامعینی های مدلسازی از قبیل مشخص نبودن دقیق بار، ممان اینرسی مفاصل و مدل اصطکاک، از جمله مواردی هستند که می توانند پایداری یا عملکرد سیستم کنترل ربات را تقلیل دهند. کنترل با ساختار متغیر که به کنترل لغزشی نیز موسوم است، یکی از روش های بسیار مناسب جهت مقابله با خطای تعقیب مسیر و نامعینی های ساختاری و غیر ساختاری در سیستم ربات می باشد، با این وجود یکی از مشکلات اساسی که در کنترل لغزشی ممکن است ایجاد شود، پدیده چترینگ یا نوسانات ناخواسته حول سطح لغزش است. برای رفع این مشکل روش های مختلفی ارائه شده است که استفاده از لایه مرزی یکی از آن ها می باشد، لکن در روش مذکور علیرغم کاهش چترینگ، معمولا خطای تعقیب افزایش می یابد. در این پایان نامه یک کنترل کننده لغزشی با ساختار چند متغیره برای ربات ها، ارائه می شود که علاوه بر کاهش نوسانات ناخواسته سیگنال کنترل یا چترینگ، خطای تعقیب مسیر را نیز در حضور نامعینی های ساختاری ربات به خوبی کاهش داده و در عین حال سرعت پاسخ را هم افزون تر می نماید، نتایج شبیه سازی به خوبی موید این موضوع می باشند. همچنین ضمن ارائه قانون جدید کنترل، پایداری سیستم حلقه بسته نیز با استفاده از قضیه لیاپانوف تعمیم یافته برای سیستم های غیرخودگردان بررسی و تضمین می گردد. شایان ذکر است که اثبات پایداری سیستم کنترل پیشنهادی با معرفی یک تابع لیاپانوف جدید صورت می پذیرد. همگرائی مسیر حالت سیستم به سطح لغزش نیز با کمک قضیه لیاپانوف بررسی و بحثی پیرامون نحوه و زمان رسیدن به این سطح و ارتباط آن با چترینگ انجام خواهد شد. سایر رهیافت های کلاسیک کنترل ربات از جمله pd توسعه یافته، خطی سازی با فیدبک، pid متداول، pd با جاذبه و نیز کنترل کننده لغزشی معمولی و کنترل کننده قانون رسیدن، همگی با روش پیشنهادی مقایسه و شبیه سازی های لازم بر روی ربات با 6 درجه آزادی puma 560 انجام می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از برتری قانون لغزشی پیشنهادی از لحاظ کم کردن چترینگ ، افزایش سرعت پاسخ و نیز کاهش خطای تعقیب نسبت به سایر روش ها می باشد.

در این پژوهش تحلیل سینماتیک و دینامیک ربات موازی شبیه سازهای حرکتی با محرک های دورانی، کنترل موقعیت پارامترهای فضای کار این ربات با بکارگیری روش کنترل مقاوم مودهای لغزشی، راه اندازی نمونه آزمایشگاهی ربات و پیاده سازی کنترل کننده های pid و مود لغزشی بر روی ربات مدنظر قرار گرفته است. ربات مورد بررسی از سکوی ثابت، صفحه متحرک، شش بازوی دورانی (مجهز به سیستم محرک) متصل به سکوی ثابت و شش بازوی میانی تشکیل شده که توسط اتصالات گوی و کاسه و یونیورسال به صفحه متحرک و بازوهای دورانی متصل می شوند. روابط سینماتیکی ربات با لحاظ کردن قیود حرکتی مفاصل، بصورت جبری و دیفرانسیلی استخراج شده و حل سینماتیک مستقیم و معکوس ربات صورت پذیرفته است. معادلات دینامیکی کامل غیر خطی ربات با استفاده از روش لاگرانژ برای سیستم های مقید، بدست آمده است. سپس با حذف ضرایب لاگرانژ به کمک ماتریس مکمل متعامد ماتریس ژاکوبین قید، فرم کاهش یافته معادلات جهت طراحی کنترل کننده استخراج شده است. در مدل سازی سینماتیکی و دینامیکی ربات از لقی و انعطاف پذیری مفاصل همچنین اصطکاک در مفاصل صرف نظر شده است. به دلیل این که ربات مورد مطالعه همانند اغلب ربات ها در معرض اغتشاشات و نامعینی ها قرار دارد، کنترل کننده های مقاومی برای آن طراحی شده است. برای این منظور روش کنترلی مود های لغزشی به عنوان روشی مقاوم در برابر نامعینی ها و اغتشاشات برای کنترل موقعیت ربات در فضای کار بکار گرفته شده است. بررسی پایداری این روش کنترلی با استفاده از روش لیاپانوف، منجر به تشکیل نامعادلاتی می شود که شرایط پایداری سیستم هستند و با استفاده از آن ها ضرایب مقاوم سازی کنترل کننده طراحی می گردد؛ با توجه به این نکته که معادلات دینامیکی مستقل ربات بصورت تحلیلی یا فرم بسته قابل استخراج نبوده است برای نزدیک شدن به اثبات پایداری کنترل کننده ی طراحی شده، نامعادلات مذکور، با روندی منطقی، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی عمل کرد کنترل کننده طراحی شده، اغتشاشات خارجی به صورت نیروهایی وارد بر صفحه ی متحرک مدل شده است؛ همچنین جرم و پارامترهای اینرسی صفحه ی متحرک به عنوان نامعینی ساختاری سیستم و مکان مرکز جرم صفحه ی متحرک در راستای قائم به عنوان نامعینی غیر ساختاری در مدل سازی لحاظ شده اند. سپس عمل کرد کنترل کننده در قالب شبیه سازی های مختلف مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. سپس به منظور بهبود عمل کرد کنترل کننده و کاهش خطای ردیابی سیستم با ترکیب روش کنترل تطبیقی و مودهای لغزشی به طراحی کنترل کننده ی قدرتمند مود لغزشی- تطبیقی پرداخته شده است. هچنین عمل کرد کنترل کننده های گشتاور محاسبه شده، مودهای لغزشی و مود لغزشی- تطبیقی در شرایط مختلف برای سیستم مقایسه شده است. به منظور پیاده سازی کنترل کننده بر روی ربات، طراحی کنترل کننده ی مودهای لغزشی در فضای مفاصل نیز صورت پذیرفته و نهایتا به راه اندازی و پیاده سازی کنترل کننده های pid و مودهای لغزشی پرداخته شده است.

هدف از این پایان نامه ارائه روشی مبتنی بر کنترل وفقی فازی برای کنترل مسیر ربات جهت دفع اختلالات نیروی خارجی ناشناخته بر آن می باشد به‎نحوی که هم خواص مهمی نظیر پایداری برای آنها قابل اثبات باشد و هم بتوان آنها را برای دسته وسیعی از ریات‎های زنجیره‎ای صلب که در شرایط کاری مختلف و با مدل های محیطی نامعین کار می کنند، به کار برد. فیدبک موقعیت و سرعت مفاصل، و پیش تغذیه نیرو در کنترل سیستم و دفع اختلالات نیرو مورد استفاده قرار گرفته اند. سیگنالهای موقعیت و سرعت با استفاده از سنسورهای مربوطه، و سیگنال نیرو به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات فنی به کارگیری سنسور نیرو، با استفاده از تخمین زن وفقی فازی نیرو استخراج شده اند. جهت تخمین نامعینی های ساختاری ربات و همینطور مراکز توابع عضویت خروجی تخمین زن فازی نیرو قوانین تطبیقی به‎دست می‎آیند و در نهایت به منظور مقاوم نمودن کنترل پیشنهادی در مقابل نامعینی های غیرساختاری مانند اصطکاک مدل نشده یا نویزهای قابل اندازه گیری، یک الگوریتم کنترل وفقی فازی مقاوم پیشنهاد شده و پایداری یکنواخت آن در قالب یک قضیه اثبات شده است و کراندار بودن نهایتًا یکنواخت (uub) خطای تعقیب با قوانین کنترلی پیشنهادی تضمین گردیده اند. در انتها پس از ارائه هر یک از طرحهای پیشنهادی، صحت نتایج حاصله و عملکرد و کارآمد بودن هر یک از روشهای ارائه شده با استفاده از نتایج شبیه سازی های انجام شده بر روی یک بازوی ربات نمونه نشان داده شده اند.

در این پژوهش تحلیل سینماتیک و دینامیک ربات پیوسته سه بخشی با عملگرهای ساخته شده از مواد هوشمند و نیز کنترل موقعیت پارامترهای فضای پیکره بندی این ربات با بکارگیری روش های مختلف کنترلی مدنظر قرار گرفته است. ربات مورد بررسی از سه بخش انعطاف پذیر تشکیل شده است. در این حالت انتهای هر بخش، ابتدای بخش بعدی خواهد بود. هر بخش از یک سیم مرکزی و سه سیم جانبی، تشکیل می شود. محرک های این ربات در دو حالت کششی و فشاری به سیم های جانبی نیرو وارد می کنند و باعث خمش هر بخش و در نتیجه تغییر موقعیت ربات در فضا می شوند. در هر بخش علاوه بر سیم ها تعدادی دیسک صلب نیز وجود دارد. وظیفه ی عمده ی این دیسک ها حفظ پیوستگی هریک از بخش ها هنگام خم شدن سیم ها می باشد. سیم مرکزی به تمام دیسک ها متصل است، در حالی که سیم های جانبی تنها به دیسک انتهایی متصل هستند و می توانند آزادانه در دیسک های میانی و دیسک ابتدایی بلغزند. در نتیجه طول سیم های مرکزی ثابت و طول سیم های جانبی متغیر است. با توجه به فرض انحنای دایروی شکل، پیکر بندی هر بخش دارای دو درجه آزادی حرکت در فضا است. لذا پیکربندی یک ربات سه بخشی در فضا با شش مختصه حرکتی مشخص می گردد. در این گزارش، ابتدا معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس ربات پیوسته به صورت جامع و قابل استفاده برای ربات با تعداد بخش های متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از آن، معادلات دینامیکی حرکت ربات پیوسته ی چندبخشی فضایی با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده است. در این معادلات، خواص و ویژگی های سیم های سوپرالاستیک در محاسبه انرژی پتانسیل لحاظ شده است. در ادامه و بر اساس معادلات حرکت سیستم، چهار روش کنترلی متفاوت جهت کنترل ربات در شرایط مختلف، مورد مقایسه قرار گرفته است؛ روش کنترلی گشتاور محاسبه شده، روش کنترلی مود لغزشی، روش کنترلی لغزشی-تطبیقی و روش مود لغزشی اصلاح شده. رفتار ربات تحت تاثیر عملکرد کنترل کننده های مطرح شده در شبیه سازی های متعدد نشان می دهد که کنترل مود لغزشی و لغزشی-تطبیقی گزینه های مناسبی برای کنترل این دسته از ربات ها در حضور تامعینی های پارامتری می باشند.

ماشینکاری فتوشیمیایی یک فرآیند خوردگی فلزات است که در آن با به کارگیری نور و ماده حساس به نور، مناطق مورد نظر انتخاب و ماشینکاری می‏شود. در این فرآیند، به عنوان مهمترین مرحله، ابتدا سطح قطعه توسط ماده‏ای پلیمری و حساس به نور پوشانده می‏شود و سپس با نور دادن به بخش‏های خاصی از سطح، ساختار ماده حساس به نور تغییر کرده و بخش های نور ندیده (یا بالعکس) طی فرآیندهای تکمیلی حذف می‏گردد. سپس قطعه مورد نظر توسط فرآیندهای تکمیلی ساخت ایجاد می‏گردد. فرآیند نوردهی و ظهور به عنوان مهمترین و حساس ترین مرحله، به روش‏های گوناگونی انجام می‏شود که می توان به روش سنتی و پرهزینه استفاده از ماسک نوری و عدسی‏های کاهنده اشاره نمود که عمدتا به دلیل مزیت اقتصادی برای تولید انبوه مورد استفاده قرار می گیرد و هم چنین روش‏های نوین بدون ماسک نوری که عمدتا برای نمونه سازی سریع کاربرد دارند. یکی از نوین ترین این روش‏ها استفاده از لیزر برای نوردهی و انجام ظهور است که با ساخت لیزرهای ارزان و کارآمد نیمه هادی و حالت جامد با طول موج‏های کوتاه‏تر در سال‏های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این روش، پرتو پر قدرت لیزر در کسری از ثانیه میتواند فرآیند ظهور در نقطه نوردهی شده را کامل کند و با جابجایی سطح یا پرتو لیزر و نوردهی کل سطح، فرآیند نوردهی تکمیل می‏گردد. در پروژه حاضر، مرحله های ساخت یک سامانه نوردهی مبتنی بر این روش با قیمت مناسب و با استفاده از ارزان ترین قطعات تولید انبوه، معرفی شده است، که در این سامانه نوردهی از لیزر بنفش با طول موج nm405 استفاده شده است. با آزمایش های انجام شده، میکروکانال هایی با ابعاد نزدیک به µm5 ساخته شده است. هم چنین پارامترهای اصلی موثر بر ابعاد کانال ساخته شده، توسط روش های آماری بررسی گردیده و رابطه ریاضی برای ایجاد میکروکانال ها با ابعاد دلخواه در محدوده ای مشخص، ارائه گردیده است.

در این پژوهش مراحل طراحی و ساخت یک ربات پیوسته ی دوبخشی انجام گرفته است. به طور هم زمان معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس این ربات، با در نظر گرفتن فرض ثابت بودن شعاع انحنای ستون فقرات مرکزی در راستای طول خود، استخراج می شود. سپس مسیری برای نقطه ی انتهایی ربات در فضا طراحی شده و از طریق سینماتیک معکوس ربات، به مسیرهای مطلوب برای متغیرهای فضای پیکره بندی تبدیل می شود. با استفاده از روابط به دست آمده بین میزان تغییر طول عملگرها و متغیرهای فضای پیکره-بندی، میزان کشش عملگرها برای طی کردن مسیر مطلوب توسط نقطه ی انتهایی ربات محاسبه گردیده است. با طراحی یک کنترل-کننده بر پایه ی سینماتیک ربات سعی شده است تا ربات مسیر مطلوب را طی کند. نتایج حاصل از پیاده سازی این کنترل کننده نشان داده می شود. موقعیت نقطه ی انتهایی ربات توسط یک سیستم بینایی استریو در هر لحظه ثبت می شود. در ادامه با فرض وجود عیب در یکی از عملگرهای هر بخش، مدلی جدید برای توصیف شکل منحنی ربات در فضا ارائه شده است. با استفاده از این مدل و حل سینماتیک معکوس ربات دو بخشی دارای نقص، میزان کشش های لازم برای عملگرهای سالم محاسبه می شود. سپس کنترل کننده ای سینماتیکی برای این حالت طراحی می شود. در نهایت با پیاده سازی این کنترل کننده، نتایج به دست آمده نشان داده خواهد شد.

رول فورجینگ یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است که با عبور بیلت داغ از بین قالب های دوار، برای تولید قطعات بلند یا باریک استفاده می شود. در این تحقیق، با استفاده از روش اجزای محدود، روش های آماری و هوش مصنوعی طول نهایی بیلت در فرآیند رول فورجینگ چند مرحله ای پیش بینی می شود. در ابتدا فرآیند رول فورجینگ، توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس به صورت سه بعدی شبیه سازی می شود، جهت تایید صحت شبیه سازی، هندسه قطعه در انتهای هر مرحله، با نتایج تجربی مقایسه می گردد. در این تحقیق تأثیر چهار پارامتر ضریب اصطکاک، فاصله بین قالب ها، فشار پشت بیلت و سرعت زاویه ای قالب ها بر روی طول نهایی بیلت بررسی می شود. برای این منظور، یک طرح عاملی کسری سه سطحی با 27 اجرا استفاده می شود. آنالیز داده ها با استفاده از روش رگرسیون گام به گام انجام می شود. پس از آن با استفاده از نتایج اجزای محدود و روش طرح آزمایش، دو سیستم پیش بینی هوشمند، یعنی شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی-فازی تطبیقی (انفیس) طراحی می شود. در نهایت با استفاده از آنالیز حساسیت، تأثیر پارامترهای ورودی روی طول نهایی بیلت بررسی می شود. با توجه به نتایج، به ترتیب سرعت زاویه ای قالب ها و فشار پشت بیلت بیشترین تأثیر را روی طول نهایی بیلت دارند.

آلیاژهای حافظه دار دسته ای خاص از مواد می باشند که رفتارهای منحصر به فردی از خود نشان می دهند که در سایر مواد رایج در صنایع دیده نمی شود. یکی از این خواص منحصر به فرد خاصیت حافظه داری است. خاصیت حافظه داری این مواد مربوط به قابلیت بازیابی کرنش های ماندگار حاصل از بارگذاری به وسیله حرارت دادن می باشد. خاصیت منحصر به فرد دیگر این آلیاژها به قابلیت بازیابی کرنش حاصل از بارگذاری با حذف بار مرتبط می باشد. به این خاصیت آلیاژهای حافظه دار خاصیت شبه الاستیک می-گویند. آلیاژهای حافظه دار به طور روز افزونی در کاربردهای مهیج در صنایع مختلف نظیر رباتیک، هوا فضا و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از این تحقیق بررسی رفتار الکتروترمومکانیکی سیم هایی از جنس آلیاژهای حافظه دار،که در دمای محیط از خود خاصیت حافظه داری نشان می دهند، می باشد. برای مدل سازی رفتار الکتروترمومکانیکی این آلیاژها از مدل یک بعدی الکتروترمومکانیکال محققیان در شبیه سازی ها استفاده گردیده است. این مدل بر اساس مدل یک بعدی ترمومکانیکال کدخدایی و در چارچوب مکانیک محیط های پیوسته، با اضافه نمودن ترم ناشی از حرارت دهی الکتریکی، استخراج گردیده است. حرارت دهی الکتریکی، که تا کنون در سایر مدل های ساختاری لحاظ نگردیده، از این جهت مورد اهمیت است که در کاربردهای این آلیاژها به عنوان عملگر، تنها راه منطقی و سریع برای حرارت دهی، عبور جریان الکتریکی می باشد. شبیه سازی ها شامل بازیابی کرنش در تنش ثابت و همچنین بازیابی کرنش در تنش متغییر در حین گرمادهی الکتریکی می باشد. تنش ثابت با آویختن یک بار مرده و تنش متغییر با استفاده از یک یا چند فنر بایاس به سیم های حافظه دار اعمال می گردد. در بخش آزمایشگاهی به دلیل عدم وجود یک سامانه آزمایشگاهی مناسب و مدون، تجهیزات مورد نیاز برای انجام تست های الکتروترمومکانیکی با تنش ثابت و متغییر طراحی و ساخته شد. به دلیل ظهور فاز واسطه در حین سرد کردن در نتایج تست های dsc که بر روی نمونه های موجود انجام پذیرفت، تصمیم بر آن شد که ابتدا رفتار الکتروترمومکانیکی این آلیاژها در حضور فاز واسطه مورد بررسی قرار گیرد. تست ها در این حالت در دو حالت تنش ثابت وتنش متغییر منجر به ارائه ی دیاگرام فازی فاز رامبوهدرال گردید. فاز واسطه یا رامبوهدرال نقش مهمی در طراحی عملگرهای حافظه دار دارد و در نظر نگرفتن خواص این فاز گاهاً منجر به خطاهای عمده ای می گردد. پس از آن نمونه ها برای حذف فاز واسطه در نیتروژن مایع فرو برده شدند تا کل فاز واسطه به مارتنزیت تبدیل گردد. در یکی از تنش ها پاسخ زمانی ماده در هر دو مرحله گرمایش و سرد شدن در سه حالت مارتنزیت خالص، ترکیب فازهای مارتنزیت و رامبوهدرال و رامبوهدرال خالص مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین تست کششی در هر دو حالت مارتنزیت خالص و ترکیب فازهای مارتنزیت و رامبوهدرال بر روی نمونه ها انجام پذیرفت. تست های الکترترمومکانیکال در حالت مارتنزیت خالص نیز شامل دو مرحله تست، در تنش ثابت و تنش متغیر، می باشد. در هر مرحله تست ها با پیش تنش های متفاوت صورت پذیرفته اند. به دلیل ظهور فاز واسطه در حین سرد شدن تنها مرحله رفت(گرمایش) با نتایج حاصل از مدل سازی عددی مورد مقایسه قرار گرفتند، چراکه مدل موجود تنها شامل تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت و آستنیت به مارتنزیت می باشد. در انتها توانایی مدل برای پیش بینی رفتار الکتروترمومکانیکی آلیاژهای حافظه دار در غیاب فاز واسطه مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

بالبت از مجموعه ربات های پاندول معکوس چرخ دار دارای یک چرخ کروی است. این ربات از یک بدنه ی استوانه ای شکل با وزن و ارتفاعی مشابه یک انسان و یک چرخ کروی تشکیل شده است. چرخ کروی امکان حرکت سریع ربات در جهات مختلف را فراهم می-کند، بدون آنکه نیاز به دور زدن باشد. در این پژوهش تحلیل سینماتیک و دینامیک بالبت در سه بعد، طراحی مسیر نقطه به نقطه ی خارج از خط و کنترل مقاوم ربات به منظور تعقیب مسیر نقطه به نقطه ی طراحی شده و هم چنین طراحی مسیر بر خط به کمک منطق فازی و تعقیب مسیر ربات در مسیرهای تابع زمان مدنظر قرار گرفته است. از نظر سینماتیکی ربات شامل دو قید غیرهلونومیک بوده و به همین دلیل به منظور به دست آوردن معادلات حرکت از روش لاگرانژ برای سیستم های مقید استفاده شده است. سپس با کمک ماتریس مکمل متعامد ماتریس ژاکوبین قید، ضرایب لاگرانژ از معادلات حذف شده و فرم کاهش یافته ی معادلات جهت طراحی مسیر و کنترل ربات به-دست آمده است. با توجه به خصوصیت کم عملگری بالبت، دربخشی از پایان نامه به بررسی خصوصیات این دسته از سیستم ها از جمله روش های به دست آوردن فرم نرمال کاهش یافته پرداخته شده است. طراحی مسیر نقطه به نقطه ی خارج از خط ربات با استفاده از بهینه سازی، در دو بخش طراحی مسیر میان دو موقعیت سکون و طراحی مسیر به منظور حرکت ربات دریک مسیر عبوری از نقاط میانی با سرعت غیر صفر صورت گرفته است. نکته ی اصلی در طراحی مسیر برای حرکت ربات به نقاط مورد نظر، متعادل نگه داشتن استوانه است. به همین دلیل دو دسته مسیر با دامنه های محدود و پارامترهای مجهول برای استوانه پیشنهاد شده اند. پارامترهای مجهول با استفاده از بهینه سازی طوری به دست آمده اند که ربات ضمن حفظ تعادل به نقاط مطلوب برسد. با توجه به حضور نامعینی های پارامتری و دینامیکی کنترل کننده ها ی مود لغزشی و گشتاورهای محاسبه شده برای کنترل ربات در مسیر طراحی شده به کار گرفته شده اند. نتایج شبیه سازی ها نشان از موفقیت کنترل کننده ی گشتاورهای محاسبه شده در قیاس با کنترل کننده ی مود لغزشی در حضور نامعینی ها دارد. استفاده از منطق فازی جهت طراحی مسیر زوایای استوانه با هدف حرکت کره در مسیرهای خط مستقیم و منحنی شکل از دیگر کارهای انجام شده در این پژوهش است. به منظور مقابله با نامعینی های سیستم و اغتشاش خارجی در این بخش نیز از کنترل کننده های مود لغزشی و گشتاورهای محاسبه شده برای تعقیب مسیرهای حاصل از منطق فازی استفاده شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی های نشان می دهدکه در حضور هم زمان نامعینی ها و اغتشاش کنترل کننده ی مود لغزشی در تعقیب مسیر ربات روی زمین در قیاس با کنترل کننده ی گشتاورهای محاسبه شده موفق تر عمل کرده است.

امروزه با توسعه روزافزون صنعت رباتیک و افزایش نیاز به بازوهای صنعتی در انجام امور طاقت فرسا، دغدغه اصلی طراحان کنترل را برطرف کردن مشکلات موجود در کنترل این سیستم ها تشکیل می دهد. مشکلاتی از قبیل ساده تر کردن سخت افزار و در عین حال افزایش کارایی کنترل کننده. یکی از زمینه ها یی که می توان ساختار ربات را ساده نمود حذف سنسورهای متعدد در ربات و واگذاری این وظیفه به عهده کنترل کننده ها است. در این پایان نامه روش های کنترلی برای تخمین نیروی خارجی وارد به ربات و همچنین کنترل آن ارائه شده است که نیاز به نصب سنسور نیرو را در رباتها رفع می کند. این روش ها به ترتیب شامل تخمین زن تطبیقی نیرو، تخمین زن تطبیقی محیط خطی، و تخمین زن محیط غیر خطی با استفاده از شبکه عصبی موجک می شود که همه آن ها برای تخمین نیروی وارده به مجری نهایی طراحی شده اند و پارامترهای آن ها با قوانین وفقی طراحی شده به روز می شوند. در تخمین زن های محیط علاوه بر اندازه گیری نیرو با استفاده از آن ها، تخمین آنها در کنترل کننده تعقیب نیرو مورد استفاده قرار می-گیرد. در روند اثبات پایداری هر روش اثبات رسیدن مجری به مرز محیط در حالتی که ربات با محیط در تماس نیست نیز ارائه شده است. همچنین این کنترل های وفقی بر خلاف دیگر روش های کنترل نیرو بدون استفاده از سنسور نیرو که نیاز به مدل دقیق ربات دارند برای ربات هایی با نامعینی های پارامتری تعمیم داده شده است تا علاوه بر نیروی خارجی، پارامترهای نامعین ربات نیز تخمین زده شوند. مزیت دیگر این روش ها نسبت به روش های بر پایه مشاهده گرها رفع نیاز به محاسبه معکوس ماتریس ژاکوبین در محاسبه نیروی تخمینی ربات است. بنابراین نقاط تکین ربات محدودیتی در عملکرد کنترل کننده داخلی ایجاد نمی کنند. هرچند اکثر روش های بدون سنسور برای تنظیم نیرو استفاده شده اند، روش های ارائه شده کنترل تعقیب نیرو را در حالت بدون سنسور نیرو نیز امکان پذیر می کنند. برای نمونه یک ربات دو درجه آزادی واقع در صفحه افقی برای بررسی صحت نتایج به دست آمده در شبیه سازی ها استفاده شده است.

سازه های هوشمند، سازه هایی پرکاربرد درسیستم های مکانیکی و عمرانی می باشند. در سازه های هوشمند، مواد پیزوالکتریک دارای کاربردهای فراوانی هستند. در این پایان نامه کنترل ارتعاشات پوسته استوانه ای به کمک وصله های پیزوالکتریک از نوع حسگر و عملگر مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. پوسته ی استوانه ای مورد مطالعه دارای شرایط مرزی دو سر ساده می باشد که وصله های پیزوالکتریک به صورت موضعی به آن چسبانده می شوند. ابتدا با استفاده از جملات انرژی، کار مجازی و اصل هامیلتون مدل پیوسته سیستم به دست آمده، سپس معادله حرکت پوسته به همراه وصله های پیزوالکتریک متصل به آن با استفاده از روش رایلی-ریتز و بر مبنای نظریه غیرخطی دانل استخراج می شود. در گام بعدی، هدف پیدا کردن مکان بهینه برای وصله های پیزوالکتریک برای کنترل مودهای ارتعاشی سازه می باشد. لازم به ذکر است که این بهینه سازی بر مبنای درجه کنترل پذیری و مشاهده پذیری سازه و همچنین درنظرگرفتن مودهای باقیمانده برای کاهش اثرات خارجی انجام می گیرد. برای بهینه سازی موقعیت هر یک از حسگرها یا عملگرها دو متغیر تعریف می شود که یکی مختصات گوشه وصله ها که خود شامل دومتغیر است، و دیگری زاویه قرارگیری وصله ها می باشند. برای یافتن مکان بهینه از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. یک کنترل کننده ساده پسخور منفی سرعت برای کنترل فعال پاسخ دینامیکی سیستم در نظر گرفته شده است. در نهایت تأثیر مکان اختیاری وصله ها، ابعاد پوسته، زاویه قرار گیری وصله ها بر روی پوسته، اندازه ی وصله ها، تعداد آنها، مقدار نیروی مکانیکی وارده و ولتاژ اعمالی عملگر مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

در این مطالعه به مدل سازی بازوه های مکانیکی زیرسطحی پایه ثابت و پایه متحرک و روش های کنترل مقاوم آن ها پرداخته می شود. دلیل استفاده از کنترل کننده مقاوم برای این سیستم ها، وجود اغتشاشات و نامعینی های ناشی از عوامل هیدرو دینامیکی زیر آب می باشد. روش های کنترل مقاوم ارائه شده در این پژوهش مبتنی بر دو اصول مد لغزشی و تخمین تاخیر زمان می باشند. کنترل کننده مد لغزشی را به کمک روش های هوشمند شامل منطق فازی، سیستم ایمنی مصنوعی و تئوری ویولت ارتقا می دهیم. در واقع از روش منطق فازی برای تنظیم خودکار بهره کنترل کننده مد لغزشی استفاده شده است. همچنین از الگوریتم ایمنی- ویولت برای طراحی یک کنترل کننده مقاوم بهینه استفاده شده است. با استفاده از این الگوریتم توانستیم بهینه ترین گشتاور های کنترلی را به کمک تخمین هوشمند پارامترهای کنترل کننده مد لغزشی به دست آوریم. برای بهبود کنترل کننده مقاوم مبتنی بر تخمین تاخیر زمان، از المان های ترمینال مد لغزشی و pid در آن استفاده شده است به طوریکه این کنترل کننده پیشنهادی دارای سرعت همگرایی بیشتر و خطای ردیابی کمتری می باشد.

منابع و صنایع دریایی نقش و تاثطر مهمی در زندگی انسان ها دارند. به همین علت مطالعه و بررسی بسیاری از مسائل مهندسی، زیست شناسی، تجاری و نظامی مرتبط با دریا، همواره مورد توجه محققان بوده است. امروزه استفاده از وسایل خود گردان زیر سطحی(auv)، در سطح وسطع و در کاربردهای مختلفی همچون جستجو و گشت زنی، جمع آوری اطلاعات (تجسس)، مین یابی، تهیه نقشه های استراتژیک از منطقه عملیاتی، جنگ زیردریایی ها و انجام عملیاتی نظیر مین گذاری مورد توجه مراکز مختلف پژوهشی، نظامی و صنعتی قرار گرفته است. یکی از بخش ها و مراحل اجتناب ناپذیر در طراحی هر وسیله خودکار، طراحی کنترل کننده برای آن وسیـله می باشد. در این میان طراحی کنترل کننده برای ربات های زیر آبی و مخصوصا auvها از ظرافت و پیچیدگی زیادی برخوردار است. عوامل اصلی که موجب دشواری طراحی کنترل کننده برای این گونه ربات ها شده است عبارتند از: غیر خطی بودن معادلات وسیله، وجود نامعینی ها که شامل دینامیک های مدل نشده و نامعینی در ضرایب هیدرودینامیکی می باشد، رفتار دینامیکی متغیر با زمان وسیله، وجود نیروهای مزاحم مانند جریان های زیر آبی و نیروی کابل برای rov ها، تغییر مراکز ثقل و شناوری وسیله به واسطه حرکت بازو و وجود نویزهای اندازه گیری می باشند. طبق بررسی های صورت گرفته پیرامون روش های کنترلی گوناگون بر روی شناورهای زیر سطحی خودگردان و نیز طبق تعاریفی که برای دینامیک این گونه وسایل ارائه شده است، در این پژوهش هدف ارائه یک سیستم کنترل جدید برای شناورهای زیر سطحی خودگردان می باشد. این سیستم ترکیبی از دو مکانیزم تخمین گر اغتشاشات و دیگری سیستم کنترل وفقی غیر مبتنی بر بردار رگرسور می باشد. در واقع وظیفه مکانیزم مربوط به تخمین گر اغتشاشات، حذف اثرات ناشی از اغتشاشات خارجی وارد بر شناور و نیز ارائه خطای مدل می باشد. در حالی که وظیفه سیستم کنترل وفقی غیر مبتنی بر بردار رگرسور دریافت خطای تخمین اغتشاشی و نزدیک کردن عملکرد سیستم کنترلی به حالت مطلوب خود می باشد. برای این منظور در این پایان نامه ابتدا به مدل دینامیکی شناور پرداخته شده سپس سیستم کنترلی مطلوب بررسی شده و پایداری آن از طریق تابع لیاپانوف به اثبات رسیده است. در این راستا شبیه سازی های صورت گرفته در این پژوهش شامل دو بخش می باشد. در بخش اول که مربوط به کنترل حرکت شناور زیر سطحی در صفحه شیرجه زنی می باشد، کنترل حرکت شناور به واسطه سیستم کنترل وفقی و نیز روش ارائه شده در این پژوهش صورت گرفته و میزان اعتبار نتایج این روش در مقایسه با نتایج سیستم کنترل وفقی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم، شبیه سازی ها با استفاده از روش ارائه شده در این پژوهش و به منظور کنترل کامل حرکت شناور زیر سطحی صورت گرفته است. در پایان باید اظهار داشت که مهم ترین ویژگی این سیستم کنترلی با توجه به نتایج شبیه سازی های به دست آمده، عملکرد مقاوم آن در برابر اغتشاشات خارجی، نویز ناشی از سنسورها و نیز تغییرات مربوط به پارامترهای مدل نامی می باشد.

در دو دهه ی اخیر، سیستم های حمل ونقل هوشمند به عنوان یک روش موثر برای بهبود عملکرد سیستم های حمل ونقل به کار گرفته شده اند. یکی از اجزای اساسی این سیستم ها، سیستم های کنترل خودرو با هدف توسعه ی خودروهای هوشمند می باشند. این خودروها رانندگی ساده تر و ایمن تر را فراهم نموده و در صنعت اتومبیل سازی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. مسائل مطرح در زمینه-ی کنترل خودروهای هوشمند شامل کنترل خودرو هنگام حرکت در جاده و پارک اتوماتیک خودرو می باشند. به دلیل محدودیت موجود در فضای پارک و همچنین محدودیت های غیرهولونومیک خودرو، مسئله ی پارک خودرو با چالش های فراوانی روبرو بوده و در سال های اخیر، تحقیقات گسترده ای در زمینه ی طراحی و پیاده سازی سیستم های پارک اتوماتیک خودرو صورت گرفته است. در این پایان نامه، هدف، طراحی سیستم پارک اتوماتیک خودرو برای حالت پارک موازی می باشد. در ابتدا، این سیستم بر اساس روش طراحی مسیر، ارائه می گردد. در این روش، مسیر پارک به صورت غیربهنگام با توجه به محدودیت های غیرهولونومیک خودرو و موانع ثابت فضای پارک ایجاد شده و سپس به منظور تعقیب مسیر مرجع، کنترل کننده ی مناسبی طراحی می شود. به دلیل موانع موجود در فضای پارک (خودروهای پارک شده)، توجه به توقف کامل خودرو در نقاط اولیه و نهایی مسیر و همچنین در نقطه ی تغییر جهت حرکت ضروری است. به این منظور، دو قانون زمانی برای حرکت به سمت جلو و عقب پیشنهاد می شود و معادلات سینماتیک خودرو در حوزه ی این قوانین زمانی بدست آمده و طراحی کنترل کننده های تعقیب مسیر در حوزه ی قوانین زمانی پیشنهادی صورت می گیرد. با توجه به این که در مسئله ی پارک خودرو در فضای محدود، تغییر جهت حرکت اجتناب ناپذیر است، بنابراین کنترل کننده-ی تعقیب مسیر می بایست دقت بالایی داشته باشد، زیرا در صورتی که قبل از تغییر جهت حرکت خطای تعقیب مسیر بزرگ بوده و همگرایی کافی وجود نداشته باشد، در بخش دوم مسیر (بعد از تغییر جهت حرکت) همگرایی به نقطه ی هدف تضمین نخواهد شد. یکی از ساختارهای کنترلی پیشنهاد شده برای تعقیب مسیر مرجع، کنترل کننده ی فیدبک خطی ساز می باشد. این کنترل کننده در برابر وجود خطای اولیه در تعقیب مسیر مرجع و اختلال عملکرد مطلوبی دارد ولی در برابر تغییر پارامتر سیستم مقاوم نبوده و با تغییر نوع خودرو، ناپایدار می گردد. در راستای توسعه ی یک ساختار کنترل مقاوم برای سیستم پارک خودرو، استراتژی کنترل مد لغزشی ایجاد شده و با طراحی سطوح لغزش و قوانین کنترلی مناسب، پایداری سیستم کنترل تحلیل می شود. خطای تعقیب مسیر مرجع با استفاده از کنترل کننده های مذکور بسیار ناچیز است و این ویژگی خودرو را قادر می سازد تا با دقت بالا در فضای پارک قرار گیرد. همچنین، هدف دیگری که در این پایان نامه دنبال می شود، توسعه ی روشی برای پارک خودرو بدون نیاز به شناسایی ابعاد فضای پارک، بر اساس شبکه ی عصبی rbf و استراتژی های کنترل مد لغزشی و فیدبک خطی ساز می باشد. در این روش بر خلاف روش-های قبل، قبل از شروع به حرکت، مسیر مرجعی برای تعقیب وجود ندارد بلکه نقاط مسیر مرجع در طول حرکت با پردازش اطلاعات بدست آمده از سنسورهای آلتراسونیک نصب بر روی خودرو، توسط شبکه ی عصبی rbf بدست می آیند و در اختیار کنترل کننده-های تعقیب مسیر قرار می گیرند. با استفاده از این روش، حجم و زمان محاسبات لازم برای طراحی مسیر کاهش می یابد. همچنین در این روش، تغییر مسیر مرجع و جهت حرکت خودرو بر اساس حالت آن، خودرو را قادر به پارک در فضای محدود می کند. برای هر بخش از کارهای انجام شده، نتایج شبیه سازی، صحت و کارایی عملی روش های پیشنهادی را به وضوح تأیید می کنند.

تأخیر یکی از عوامل اصلی بروز ناپایداری و تخریب رفتار مطلوب در سیستم های صنعتی است. این موضوع زمانی اهمیت دوچندان می یابد که بدانیم این سیستم ها معمولا دارای نامعینی بوده و اغتشاش ورودی و خروجی و نویز اندازه گیری نیز به آنان اعمال می گردد. از همین رو ارائه روش های جدید در کنترل مقاوم سیستم های تأخیردار یکی از دغدغه های مهم پژوهشگران حوزه مهندسی کنترل بوده است. در این روش ها معمولا جبران تأخیر، بخش مهم و تعیین کننده ای در کنترل سیستم محسوب می گردد. در این رساله روشی جهت کنترل مقاوم h? سیستم های تأخیردار ورودی ارائه می گردد. اساس این روش بر یک پیشگوی حالت بنا نهاده شده است که در حقیقت یک مشاهده گرِ حالت تأخیریافته است و اثبات می گردد که خطای پیشگویی در آن به صورت مجانبی به سمت صفر میل می نماید. در ادامه، پیشگوهای متوالی جهت تخمین حالت سیستم های ناپایدار با تأخیر زیاد ارائه گردیده که شامل مجموعه ای از پیشگو هایی است که هرکدام حالت سیستم را برای زمان کوتاهی در آینده تخمین می زنند، بطوری که نهایتا حالت برای کل زمان تأخیر تخمین زده می شود. شباهت مدل این پیشگو به مشاهده گر حالت، این امکان را به ما می دهد که دسته ی کنترل کننده های پایدار ساز را برای سیستم های تأخیردار ارائه نماییم. نهایتا در این رساله، یک کنترل کننده مقاوم h? برای سیستم های تأخیردار ورودی بر اساس پیشگوهای متوالی ارائه گردیده و نتایج آن با دیگر روش های مطرح در این زمینه مقایسه می گردد.

در سالهای اخیر رباتهای متحرک به صورت گسترده ای برای امور متنوعی گسترش داده شدهاند که اعم آنها بازرسی ساختمانها، تحقیقات نظامی و کاوشهای سیارهای می باشند و اخیرا در طراحی ویلچر برای افرادی که دچار ناتوانی های جسمی و حرکتی می باشند استفاده شده است. هدف از این تحقیق طراحی مکانیزم چرخ دار حرکتی، جهت عبور از پله و نیز ارائه یک الگوریتم بر مبنای اصطکاک بین چرخ و مسیر است که بتواند بدون استفاده از سنسور های پیچیده و نیز وسایل جانبی دیگر که عملا هزینه اجرا را بالا خواهند برد مسیر های پله دار، مسیر های متقارن، مسیرهای نامتقارن و... را طی نمایند. ربات چرخ دار به دلیل سبک بودن، الگوریتم کنترلی ساده، بازدهی بالای انرژی و همینطور کم سروصدا بودن از جمله ربات هایی است که همواره مورد توجه قرار گرفته است. ارائه یک ربات چرخ دار با مکانیزم عضوی، امکان تحلیل ساده تر این ربات را می دهد. در ربات انتخاب شده پارامترهای موثری همچون طول عضو ها، فاصله مرکز ثقل ربات تا زمین و همینطور جرم چرخ ها وجود دارد که بهینه سازی این مقادیر موجب بهبود وضعیت بالا رفتن ربات از پله می شود. در ابتدا به تحلیل شبه استاتیکی ربات در چند وضعیت خاص پرداخته و نیروهای ترکشن و عکس-العمل در نقاط تماس چرخ های ربات و پله بدست آورده می شود. سپس به منظور بالا بردن توانایی ربات در گذر از پله به بهینه سازی ابعاد ربات پرداخته می شود. در نهایت الگوریتم کنترل ترکشن مبتنی بر پدیده ی چسبش-لغزش روی چرخ پیاده می شود. در این الگوریتم گشتاور وارد بر چرخ همواره بین حداکثر گشتاور ایجاد شده توسط نیروی اصطکاک ایستایی و اصطکاک جنبشی خواهد بود. الگوریتم توسط دو نرم افزار adams و matlab روی ربات پیاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ربات توانایی گذر از مسیر مسطح، سطوح با موانع متقارن و نامتقارن و همچنین پله با ابعاد مشخص شده و متناسب با ربات را دارد و گشتاور وارد بر چرخ همواره بین دو مقدار گشتاور ایجاد شده توسط نیروهای اصطکاک ایستایی و جنبشی خواهد بود.

در سال های اخیر استفاده از وسایل نقلیه رباتی زیرآبی (urvs) در سطح وسیعی و در کاربردهای مختلف از قبیل جستجو و گشت زنی، اقیانوس شناسی، جمع آوری اطلاعات، مین یابی، جوشکاری خطوط لوله در زیردریا و تحقیقات علمی مورد توجه مراکز مختلف پژوهشی، نظامی و صنعتی قرار گرفته است. به همین علت، در این پژوهش مسئله ربات شش پا زیرآبی به لحاظ تحلیل دینامیکی و کنترلی مورد بررسی دقیق قرار گرفته شده است. بدین منظور ابتدا با شناخت از مختصات های مرجع به مدل سینماتیک و استخراج معادلات حرکت بدنه صلب و محاسبه نیروها و گشتاورهای گرانشی، شناوری، هیدرودینامیکی و رانشی پرداخته ایم. نهایتا با بدست آمدن کامل معادلات غیرخطی حرکت در مختصات مرجع زمین ثابت، با شبیه سازی آن ها قسمت دینامیک مسئله را به سرانجام رسانده ایم. طراحی کنترل کننده برای ربات های زیرآبی و مخصوصا ربات زیرآبی مورد بررسی از ظرافت و پیچیدگی زیادی برخوردار است. عواملی که موجب دشواری در طراحی کنترل کننده برای ربات های زیرآبی شده است عبارتند از: غیر خطی و پیچیده بودن معادلات حاکم بر حرکت، درجه بالایی از عدم قطعیت به علت شناخت ضعیف از ضرایب هیدرودینامیکی، اختلالات غیر قابل اندازه گیری (مانند جریان های زیرآبی)، تفاوت بین مراکز شناوری و گرانش، نیروهای هیدرولیکی مختلف از جمله شناوری و میرائی هیدرودینامیکی می باشد. با توجه به تحقیقات انجام گرفته پیرامون روش های کنترلی گوناگون بر روی وسایل نقلیه زیرآبی و نیز با توجه به معادلات غیرخطی حرکت برای ربات شش پا زیرآبی، در این پژوهش از دو رویکرد مختلف برای کنترل حالت های ربات زیرآبی استفاده کرده ایم. در رویکرد اول به ارائه یک روش جدید کنترل غیرخطی مقاوم مبتنی بر تاخیر زمانی برای ربات های زیرآبی پرداخته می شود. کنترل مقاوم با استفاده از قانون کنترل تاخیر زمانی (tdc) دارای ساختاری بسیار ساده و کارامد است که نیازی به دینامیک غیرخطی مدل نامی در این قانون کنترلی نیست. این قانون کنترل باعث تضعیف اثر دینامیک ناشناخته و اختلالات غیرمنتظره می شود که این کار به وسیله تخمین مستقیم از یک تابع (شامل نامعینی ها و نیز بخش هایی از مدل ربات) با استفاده از اطلاعات بهنگام از شتاب و ورودی کنترل کننده در مرحله قبلی و سپس اعمال آن در قانون کنترل صورت می گیرد. به جز عبارت های اینرسی، این قانون کنترل نیازی به شناخت و یا ساختار عدم قطعیت و یا کران های عدم قطعیت ندارد. در رویکرد دوم ارائه شده پس از خطی سازی معادلات حرکت، برای مقابله با عدم قطعیت های موجود و دینامیک ناشناخته ربات شش پا زیرآبی از روش بهینه چند منظوره مبتنی بر نرم بی نهایت ?h استفاده کرده ایم. در روش بهینه ?h کنترل کننده آن چنان طراحی می شود که یک کران بالا بر روی نرم بردار خروجی های (وزن دهی شده) سیستم چند متغیره ارضا شود. در این رویکرد طراحی کنترل کننده در قالب یک مسئله در آمده که در آن کمینه کردن تابع هزینه حساسیت مخلوط، فرموله می شود و این مسئله به صورت عددی توسط روش lmi در ?h قابل حل است. برای ارزیابی رفتار کنترل کننده خطی ?h، آن را به مدل غیرخطی ربات زیرآبی به صورت حلقه بسته، متصل می کنیم. در نهایت از نتایج شبیه سازی ها مشاهده می شود که هر دو روش کنترلی به طور مو ثر می توانند ردیابی مسیر مرجع داده شده را در حضور عدم قطعیت پارامترهای هیدرودینامیکی وسیله به خوبی انجام دهند.

در این رساله، راهبرد وفقی جهت دفع اختلالات نیروی خارجی ناشناخته وارد بر ربات ارایه شده است. در این راهبرد، فیدبک موقعیت و سرعت مفاصل، و پیش تغذیه نیرو در کنترل سیستم و دفع اختلالات نیرو مورد استفاده قرار گرفته اند. سیگنال های موقعیت و سرعت با استفاده از سنسورهای مربوط، و سیگنال نیرو به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات فنی به کارگیری سنسور نیرو، با استفاده از تخمین زن وفقی نیرو استخراج شده اند. بر مبنای این تخمین زن، الگوریتم های وفقی جهت کنترل بازوی ربات به گونه ای پیشنهاد شده اند که برای حالات در نظر گرفته شده، سیستم کنترل قابلیت دفع اختلالات نیرو را داشته و در نتیجه، ربات توانایی تعقیب مسیر حرکت مورد نظر را داشته باشد. الگوریتم های مناسب برای حالتی که دینامیک ربات کاملا مشخص است و نیز حالتی که پارامترهای دینامیکی ربات نامعین می باشند ارایه گردیده اند. در هر یک از این حالات، نوع محدوده و شرایط پایداری سیستم حلقه بسته تحلیل و اثبات شده اند. از آنجایی که نامعینی غیر ساختاری می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای در تقلیل عملکرد و پایداری سیستم داشته باشند، جهت مقاوم کردن سیستم کنترل نسبت به این نوع نامعینی، یک الگوریتم کنترل وفقی مقاوم پیشنهاد شده و پایداری یکنواخت آن در قالب یک فضیه اثبات شده است. پایداری مجانبی یکنواخت سراسری (guas) و کراندار بودن نهایتا یکنواخت (uub) خطای تعقیب با قوانین کنترلی پیشنهادی برای حالت های خاص تضمین گردیده اند. مطلوبیت عملکرد و کارآمد بودن هر یک از روش های پیشنهادی، و نیز صحت نتایج حاصل از مباحث تیوری با استفاده از نتایج شبیه سازی انجام شده بر روی یک بازوی ربات نمونه نشان داده شده است.

در این تحقیق، ایده جدید ترکیب تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم و امواج فراصوتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. با بکارگیری این ایده جدید، ماشینکاری شکل های مدور دقیق در مواد سخت و دشوار از لحاظ ماشینکاری با نرخ باربرداری بیشتر و ساختار بهتر سطح امکان پذیر می باشد. یک محور دورانی دقیق، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی برای کار در زیر آب طراحی و ساخته شده و بر روی یک ماشین وایرکات معمولی به منظور تولید قطعات مدور نصب گردیده است. سیستم انتقال امواج فراصوتی به سیم برش شامل یک راهنمای سیم برش استوانه ای شکل از جنس کاربید تنگستن سمانته طراحی و ساخته شده است. بر روی این راهنما، شیاری ایجاد گردیده که سیم برش از روی آن عبور کرده و ارتعاشات فراصوتی از طریق آن به سیم برش منتقل می شود. در قسمت تجربی این تحقیق با انجام آزمایش ها و تحلیل آماری نتایج نرخ باربرداری و ساختار سطح قطعه کار، اثر ارتعاشات فراصوتی الکترود سیم برنجی بر روی قطعه کار مدور فولاد تندبر توسط تخلیه الکتریکی برش با سیم بررسی شده است. نتایج حاصل از اسیلسکوپ نشان می دهند که ارتعاش سیم برش بطور قابل ملاحظه ای سبب کاهش تعداد پالس های مدار باز و افزایش پالس های نرمال جرقه می شوند و در نتیجه پایداری فرآیند و نرخ باربرداری افزایش می یابد. کاهش اصطکاک بین سیم برش و راهنمای آن در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی و در نتیجه کاهش پارگی سیم برش نیز پایداری فرآیند را افزایش می دهد. همچنین افزایش نرخ باربرداری در خشن کاری و پرداخت می تواند در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی مربوط به شستشوی بهتر منطقه گپ و ایجاد کاویتاسیون باشد. تحلیل میکروگراف های حاصل از میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که ارتعاشات فراصوتی ضخامت لایه انجماد مجدد و میکرو ترک ها را کاهش می دهد. با خروج مواد بیشتر از چاله مذاب در اثر ارتعاشات فراصوتی، زبری سطح و عدم گردی قطعه کار اندکی افزایش می یابند. با تحلیل و ارزیابی هندسه چاله مذاب تک جرقه بر روی سطح قطعه کار، مشخص شد که با افزایش سرعت نسبی، نسبت طول به عرض چاله اصابت جرقه و حجم آن افزایش یافته است. با اعمال ارتعاشات فراصوتی در جهت عمود بر سرعت نسبی، در اثر افزایش عرض و عمق چاله اصابت جرقه حجم آن افزایش یافته است. در نهایت با تحلیل نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما درک بهتری از اثرهای مطلوب استفاده از ارتعاش فراصوتی بر روی مکانیزم باربرداری در فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم پیدا شده است. در اثر ارتعاشات فراصوتی نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر می شود و هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب می شود. لغزش کانال پلاسما موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار می شود. این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است. حجم چاله مذاب با در نظر گرفتن ایزوترم های دمایی قطعه کار محاسبه شده و با مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده صحت روابط مورد تائید قرار گرفته است.

تحقیق حاضر در سه مرحله به تهیه و ارزیابی نانو الیاف حاوی داروی سیپروفلوکساسین هیدروکلراید(ciphcl)، به منظور التیام زخم های پوستی و سوختگی های بسیار شدید ،از پلیمر های زیست تخریب پذیر پلی وینیل الکل و پلی وینیل استات ، پرداخته است.بدین منظور در مرحله ی اول 5 مخلوط از محلول های pvac:pva با نسبت های جرمی 0:100 ، 25:75 ، 50:50 ، 75:25 و 100:0 ،در حلال های آبکی اسید استیک 40% ، 50% و 60% تهیه و سپس به منظور تولید نانو الیاف مناسب در هر نسبت جرمی ، تحت فرآیند الکتروریسی قرار گرفتند.براین اساس ، غلظت هر ترکیب جرمی برای تولید نانو الیاف بهینه ، به صورت اختصاصی تعیین شد.در مرحله ی دوم به منظور بهبود کیفیت فرآیند الکتروریسی و ساختارنانو الیاف ، در تمامی ترکیبات جرمی مقدار v/v))3/0% اسید سولفوریک به حجم سیستم حلال اضافه شد . نتایج نشان دادکه افزایش اسید سولفوریک باعث افزایش قابل ملاحظه ای در هدایت الکتریکی و کاهش ناچیزی در ویسکوزیته ی محلول ها می شود.علاوه بر این ، باعث شده است که میانگین قطر ی نانو الیاف به صورت فاحشی کاهش یابد.به عنوان مثال ، قطر میانگین نانو الیاف در ترکیب جرمی 25:75 از7/503 به80 نانومتر تقلیل یافت.در مرحله ی سوم ، با افزودن پودر کریستالی دارو به محلول های پلیمری مورد نظر ،نانوالیاف حاوی دارو ، الکتروریسی شد. افزودن دارو به محلول پلیمری، به بهبود کیفیت ساختاری نانو الیاف منجر شد.با تولید نانو الیاف بسیار ظریف بدین طریق ، درجه ی تورم بسیار بالایی برای این سیستم حاصل شد.به طوری که برای وب نانو الیاف پلی وینیل الکل ، طی مدت 24 ساعت ،درجه ی تورمی در حدود2092% حاصل شد که این مقدار در مقایسه با نانوالیاف مشابه با میانگین قطری180 نانو متر ، افزایش 150 درصدی ، داشته است.به منظور بررسی ساختار فیزیکی و تداخل شیمیایی احتمالی پلیمر ها و دارو ، از آنالیز حرارتی (dsc) و به منظور بررسی تأثیر فرآیند الکتروریسی بر ساختار فیزیکی پلیمر ها و دارو چگونگی توزیع دارو در بین زنجیر های پلیمری از تفرق اشعه ی x (xrd) استفاده شد.همچنین طیف مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) ، به منظور حصول اطمینان از عدم برهمکنش بین حلال و پلیمرها ، بین پلیمر ها و بین دارو با پلیمرها مورد استفاده قرار گرفت .به منظور تعیین مقدار رهایش دارو ، از لایه های بی بافت نانو الیاف الکتروریسی شده ، محیط بافر فسفات با 8/6 ph, به عنوان فاز گیرنده ، و روش اسپکتروفتومتری در ناحیه ی uv به عنوان روش اندازه گیری انتخاب شدند.نتایج حاصل از رهایش دارو نشان داد که نوع پلیمر ، نسبت دو پلیمر ، مقدار دارو ، قطر نانو الیاف و ضخامت لایه ی نانو الیاف تأثیر زیادی بر پروفایل آزاد ساز ی، رهایش انفجاری اولیه و همچنین برنرخ و مدت زمان کل رهایش دارو دارند به طوری که وب نانوالیاف پلی وینیل استات حاوی 5% دارو، بیشترین مدت زمان رهایش دارو و نیز کمترین میزان رهایش انفجاری اولیه را ، دارا بود. با افزایش قطر نانوالیاف و ضخامت لایه ی بی بافت نانو الیاف به طورجداگانه رهش ناگهانی اولیه کنترل شد.در مجموع این تحقیق نشان داد که با تغییر پارامتر های مختلفی مانند نوع پلیمر ، نسبت پلیمر ها ، مقدار دارو ، ضخامت وب و قطر نانو الیاف ، می توان به فرمولاسیون های مختلفی رسید که پروفایل های متفاوتی برای رهایش دارو ی (ciphcl)ایجاد می کنند. هر یک از این فرمولاسیون ها مطابق با پرو فایل های آزاد سازی، می توانند در کاربرد های مختلفی از رهایش دارو استفاده شوند اما به منظور کاربرد جهت التیام و بهبود سوختگی های شدید، فرمولاسیون هایی که در آنها نسبت بالایی از پلی وینیل الکل وجود دارد، به دلیل درجه ی تورم بالاتر پیشنهاد می شود.

بیش از 70 درصد از سطح زمین را دریاها و اقیانوس ها پوشش داده اند که از منابع عظیم و ارزشمند کره زمین محسوب می شوند. دریاها نقش بارزی در مسائل استراتژیک، دفاعی، سیاسی، اقتصادی، نظامی و توسعه ای کشور ایفا می کنند. با توجه به مشکلات و هزینه ی بالای فعالیت و تحقیق در زیردریا استفاده از ربات های زیرآبی می تواند راه گشای این بخش باشد. از میان ربات های زیرآبی شناورهای زیرسطحی خودگردان (auvs) بیش از سایر وسایل زیرسطحی مورد توجه قرار گرفته اند. امروزه از این شناورها در کاربردهای مختلف تجاری، نظامی، علمی و تحقیقاتی استفاده می شود. دینامیک غیرخطی، نامعینی های ساختاری و غیرساختاری و وابسته بودن پارامترهای مدل به سرعت شناور از یک طرف و وجود اغتشاشات خارجی نظیر جریان های زیرآبی از طرف دیگر، چالش هایی را برای کنترل این وسایل زیرسطحی ایجاد کرده است. از این رو با استفاده از یک سیستم کنترل تطبیقی که نسبت به اغتشاشات خارجی مقاوم باشد می توان بر اکثر این مشکلات فایق آمد. در این پایان نامه، پس از تعیین مدل ریاضی یک نمونه شناور زیرسطحی خودگردان، دو سیستم کنترلی برای این شناور پیشنهاد می شود. در بخش اول یک کنترل کننده تطبیقی مقاوم برای کنترل 6 درجه آزادی شناور زیرسطحی ارائه می گردد که با دو قانون تخمین متفاوت پارامترهای سیستم و کران اغتشاشات وارد بر شناور را تخمین می زند و در قانون کنترل از آن ها استفاده می کند. با توجه به این که معمولاً در شناورهای زیرسطحی، سرعت های خطی وسیله در دسترس نیست از تخمین این سرعت ها که با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته (ekf) به دست آمده اند در قانون کنترل استفاده می شود. در این پایان نامه، فیلتر کالمن توسعه یافته را با انجام تقریب هایی بر روی دینامیک ساده شده ی شناور پیاده سازی می کنیم. در بخش دوم با مجزا کردن دینامیک وسیله در دو صفحه افقی و قائم، یک سیستم کنترل تطبیقی مقاوم جدید برای کنترل سمت و عمق شناور پیشنهاد می گردد. از آن جایی که رول کردن شناور مانع از مجزا شدن دینامیک وسیله در دو صفحه افقی و قائم است در این بخش با استفاده از یک سری تبدیل تشابهی اثر رول شناور خنثی می شود. در ادامه پایداری هر دو سیستم کنترلی توسط تابع لیاپانف و لم باربالت به اثبات می رسد. در نهایت هر دو سیستم کنترلی بر روی مدل 6 درجه آزادی شناور زیرسطحی خودگردان شبیه سازی می گرددکه نتایج نشان دهنده ی عملکرد مقاوم کنترل کننده در برابر نویزهای اندازه گیری، اغتشاشات خارجی و نامعینی های مدل می باشد.

سیستم¬های کنترل ربات همچون سایر سیستم¬ها در معرض اختلالات خارجی، نامعینی در پارامترهای سیستم و دینامیک¬های مدل نشده می¬باشند که این عوامل معمولا پایداری و عملکرد سیستم را کاهش می¬دهند. آن¬چه که در امر کنترل ربات همواره مشکل¬ساز بوده وجود نامعینی¬های ساختاری و غیرساختاری در مدل دینامیکی ربات است که به¬طور کلی به شرایط کاری ربات وابسته هستند. در بسیاری از کاربردها نیز، مانند جوشکاری و برشکاری بازوی ربات در تماس با محیط اطراف خود است که در نتیجه این تماس نیرویی به محیط اعمال می¬کند. بعضی از مواقع نیاز داریم تا این نیروها را کنترل کنیم بنابراین کنترل نیرو نقش بسیار مهمی در به سرانجام رسیدن کارها دارد. هدف از طراحی سیستم کنترل نیرو برای بازوهای رباتی در این پروژه، تعقیب نیروی مطلوب مشخص است به گونه¬ای که ربات بتواند رفتار مقاومی را در برابر عدم قطعیت¬های موجود در مدل دینامیکی از خود نشان دهد. از این جهت در این پژوهش دو طرح کنترل امپدانس مقاوم برای بازوهای رباتی ارائه شده است که این طرح¬های پیشنهادی قابلیت تعقیب نیروی مطلوب مشخص و جبران نامعینی¬ها در مدل دینامیکی ربات را داراست. علاوه بر این، روش¬های ارائه شده باعث کاهش پدیده چترینگ در نیروی اعمالی به محیط نیز شده است. همگرایی و پایداری مجانبی یکنواخت سراسری الگوریتم¬های کنترلی از طریق تئوری پایداری لیاپانوف تحلیل شده است. شبیه¬سازی¬ها بر روی یک بازوی ربات صنعتی دو عضوی صفحه¬ای انجام شده است که ابعاد و جرم¬ عضو¬ها مطابق مفاصل شانه و آرنج از بازوی ربات صنعتی ta9 انتخاب شده است. نتایج شبیه¬سازی، مقاوم بودن طرح پیشنهادی را تحت نامعینی در مدل دینامیکی بازوی ربات، کاهش خطای تعقیب موقعیت و کاهش خطای نیرو نشان می¬دهد.

یکی از چالش های مهمی که این سنسور ها با آن مواجه بوده اند کوپل بودن اثر دما و کرنش بر پاسخ آنهاست.آخرین تلاش های صورت گرفته برای حل این مشکل منجر به ارئه ی سنسورهای fbg ساختار ویژه(sfbg) با پوشش نازک فلزی بر روی فیبر شده است که قابلیت برای اندازه گیری همزمان دما و کرنش را دارد. پژوهش حاضر به منظور ارائه ی یک مدل عددی برای پیش بینی رفتار همین سنسورهای fbg ساختار ویژه و فراهم آوردن ابزاری برای طراحی این قبیل سنسورها انجام شده است. در همین راستا فرایند مدل سازی اپتو- مکانیکی سنسورهای fbg ، بدست آوردن معادلات حاکم بر رفتار آنها و چگونگی تعمیم دادن این معادلات به سنسور های fbg ساختار ویژه ارائه شده است. در ادامه، مدل-سازی اجزا محدود سنسورهای fbg دارای پوشش فلزی آورده شده و نحوه حل عددی معادله دیفرانسیل حاکم بر رفتار اپتیکی این سنسورها بیان شده است. نتایج شبیه سازی با پژوهش های تجربی گذشته مقایسه شده است. تاثیر پارامترهای هندسه ی پوشش بر رفتار نهایی سنسور به کمک مدل فوق مورد بررسی قرار گرفته است و روش اندازه گیری همزمان دما و کرنش نیز برای یک سنسور نمونه، توضیح داده شده است.

در این پایان نامه، یک ربات سیار با قابلیت تهیه نقشه، مکان یابی و طراحی مسیر همزمان به منظور ناوبری در محیط های ناشناخته یا نیمه شناخته شده، طراحی و ساخته شده است. اصولا ربات های سیاری که بتوانند با تکیه بر الگوریتم های slam، به یادگیری از محیط پرداخته و در هر لحظه مکان خود را در نقشه بر خط تولیدی محاسبه کنند قدمی مهم در ناوبری خودمختار ربات سیار محسوب می شوند. در این پایان نامه از الگوریتم fastslam به منظور حل مسئله تهیه نقشه و مکان یابی همزمان استفاده شده است. به علاوه به منظور برنامه ریزی حرکت، از الگوریتم های *a و پنجره دینامیکی استفاده شده است. ربات قادر است در یک محیط ناشناخته حرکت کرده، نقشه را تولید کرده و از موانع دینامیکی و استاتیکی اجتناب می نماید.

یکی از زمینه های چالش برانگیز در زمینه کنترل سیستم های رباتیک، طراحی کنترل کننده در حالتی است که تمامی متغیرهای حالت سیستم قابل اندازه گیری نیستند و تنها تعدادی از این متغیرها در خروجی سیستم مشاهده می شوند. مسأله طراحی مشاهده گر در صورت نیاز به دانستن اطلاعات داخلی سیستم با اندازه گیری خروجی سیستم مطرح می گردد. به طور کلی به دلائل اقتصادی و محدودیت های فن آوری امکان استفاده از تعداد بسیار زیاد سنسورها جهت اندازه گیری سیگنال-های مورد نیاز وجود ندارد، به ویژه اینکه اندازه این سیگنال ها ممکن است بسیار زیاد شود و همچنین سیگنال ها ممکن است از انواع مختلفی باشند: سیگنال های توصیف کننده سیستم که با زمان تغییر می کنند (همچون متغیرهای حالت سیستم)، سیگنال های ثابت (همچون پارامترهای سیستم) و سیگنال های اندازه گیری نشده خارجی (همچون اغتشاشات). مواجهه با نامعینی ها یکی دیگر از مسائل چالش برانگیز در زمینه کنترل سیستم های رباتیک به شمار می آید. یکی از روش های متداول جهت مقابله و شناسایی نامعینی های ساختاری سیستم، روش کنترل وفقی است. چالش دیگری که در زمینه کنترل سیستم-های رباتیک وجود دارد و نوعاً در مطالعات نادیده گرفته می شود، دینامیک محرک های ربات و تأثیر آن بر دینامیک کل سیستم است. در نظر گرفتن دینامیک محرک ها موجب افزایش مرتبه سیستم، پیچیدگی در کنترل سیستم و اندازه گیری متغیرهای حالت سیستم می شود. در تحقیق پیشرو کنترل کننده موقعیت و نیرو برای سیستم های رباتیک مبتنی بر تخمین نامعینی های پارامتری، سرعت مفاصل و جریان موتورها طراحی شده است. فعالیت های انجام شده در تحقیق حاضر در 4 سرفصل زیر دسته بندی شده است: 1- در قسمت اول از تحقیق روشی جدید در کنترل وفقی سیستم های رباتیک مبتنی بر مشاهده سرعت مفاصل ارائه می شود. نشان خواهیم داد که استفاده از این روش باعث مقاوم تر شدن سیستم در مواجهه با اغتشاشات و دینامیک های مدل نشده می شود. همچنین روش ارائه شده موجب بهبود کارآیی سیستم از لحاظ تعقیب متغیرهای مطلوب و تخمین متغیرهای اندازه گیری نشده می-شود. 2- در قسمت دوم از تحقیق روشی جدید در کنترل وفقی موقعیت و نیروی سیستم های رباتیک مبتنی بر مشاهده سرعت مفاصل و بدون پارامتریزه کردن اضافی ارائه می شود. استفاده از این روش باعث مقاوم تر شدن سیستم در مواجهه با اغتشاشات می شود. همچنین روش ارائه شده موجب افزایش کارآیی سیستم در تعقیب مسیر مطلوب، تعقیب نیروهای مطلوب و تخمین متغیرهای اندازه-گیری نشده سیستم می شود. در قیاس با تحقیقات پیشین، روش ارائه شده نیازمند به تخمین تعداد بسیار کمتری از پارامترهای نامعین است. 3- در قسمت سوم از تحقیق کنترل کننده وفقی مبتنی بر مشاهده سرعت مفاصل و جریان موتورها برای سیستم های رباتیکی با محرک های الکتریکی طراحی شده است. در این بخش سه تخمین گر جدید جهت تخمین سرعت مفاصل، جریان موتور ها و پارامترهای نامعین ربات طراحی می شوند. سپس کنترل کننده ولتاژ با پسخورد از موقعیت اجزاء ربات و تخمین سرعت مفاصل، جریان موتورها و پارامترهای نامعین طراحی می شود. 4- در قسمت چهارم از تحقیق به مسأله کنترل گروهی از سیستم های غیرخطی لیپشیتز مبتنی بر استفاده از مشاهده گر کاهش یافته پرداخته شده است. روش ارائه شده امکان طراحی کنترل کننده برای سیستم های رباتیک مبتنی بر پسخورد از موقعیت مفاصل و بدون نیاز به سعی و خطا را فراهم می سازد. روش ارائه شده قابل استفاده برای سیستم های رباتیک آزاد و مقید است.

در این تحقیق بررسی و شبیه سازی حرارتی فرآیند تخلیه الکتریکی با در نظر گرفتن حرکت نسبی سیم و قطعه کار به کمک کد نویسی فرترن در نرم افزار المان محدود آباکوس مدل شده و تأثیر آن بر روی نرخ باربرداری و نرخ کشیدگی چاله مذاب بررسی شده است. در مرحله دوم حرکت ارتعاشی سیم نیز شبیه سازی شده و تأثیر آن بر روی نرخ باربرداری و نرخ کشیدگی چاله مذاب بررسی شده است. همچنین تأثیر انرژی تخلیه جرقه بر روی مقدار باربرداری، با اعمال سرعت خطی بالا در دو حالت با و بدون اعمال ارتعاش به سیم، بررسی گردیده است. در هر بخش با اعتبارسنجی نتایج با مقادیر تجربی گزارش شده، صحت مدل سازی تأیید گردیده است.

پنل های فتوولتائیک انرژی خورشید را مستقیما و بدون واسطه به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. عملکرد این پنل ها بستگی زیادی به شدت تابش برخوردی به آن ها دارد. شدت تابش خورشید بستگی به موقعیت خورشید نسبت به پنل (زاویه برخورد تابش به پنل) دارد. از طرف دیگر بازده پنل های فتوولتائیک بستگی به دمای آنها دارد. روش های مهم افزایش ظرفیت تولید انرژی الکتریکی، دنبال کردن خورشید و خنک کاری پنل هستند که به صورت قابل ملاحظه ای بازده و برق تولیدی پنل را زیاد می کند. سیستم های دنبال کننده خورشید به گونه ای طراحی شده اند که بر اساس زاویه سمت و زاویه ارتفاع خورشید با یک محور یا دو محور خورشید را دنبال کنند. در این پژوهش از یک سیستم دنبال کننده جدید برای نصب پنل فتوولتائیک بر روی آن استفاده شده است که از یک موتور محرک به جای دو موتور استفاده می شود و تابش دریافتی بیشتری را نسبت به دنبال کننده های تک محوره رایج دارد. خنک کاری پنل جهت کاهش دمای سلول ها و استفاده از آب به عنوان سیال خنک کن مانع از افت راندمان الکتریکی می شود.

در این پایان نامه، سیستم کنترل کننده با کمک تخمین عکس العمل لغزش چرخ از یک مدل دینامیکی غیرخطی پیوسته خودرو، یک کنترل کننده غیرخطی مبتنی بر بهینه سازی برای ترمز ضدقفل طراحی شده که با استفاده از یک سیگنال کنترل کمکی تا حد زیادی نسبت به تغییرات پارامترهای سیستم مقاوم است و قادر خواهد بود با سرعت قابل قبولی سرعت وسیله را کاهش دهد. یک مدل مرجع برای لغزش چرخ (که اثرات تغییرات بار نرمال تایر و شرایط جاده را در نظر می گیرد) استفاده شده تا توسط کنترل کننده ردیابی شود. تحلیل صورت گرفته به همراه نتایج شبیه سازی مشخص می کند که کنترل کننده طراحی شده، به شکل موفقیت آمیزی بر عدم قطعیت های موجود در مدل دینامیکی خودرو غلبه می کند. این کنترل کننده در نرم افزار متلب سیمولینک شبیه سازی شده و در نتایج شبیه سازی ها نشان داده می شود که با وجود نامعینی های مختلف در پارامترهای سیستم، این کنترل کننده می تواند پاسخ رضایت بخشی را در اختیار نهد.

عملیات تولید یک منحنی حرکتی به صورت تابعی از زمان از نقطه شروع به نقطه هدف بدون برخورد با موانع که از نقاط مورد نظر عبور کند و قیود حرکتی مورد نظر را ارضا کند، طراحی مسیر نامیده می شود. طراحی مسیر ربات به دو صورت انجام می شود. طراحی مسیر غیرهمزمان و طراحی مسیر بلادرنگ. هر یک از این دو روش با توجه به شرایط محیطی ربات کاربرد پیدا می کنند. محیط و شرایط کاری رباتها به دو بخش کلی "استاتیکی" و "دینامیکی" تقسیم می شوند. چنانچه در محیط کاری ربات موقعیت تمام اشیاء مورد نظر و موانع ثابت و از قبل مشخص باشند، محیط یک محیط استاتیکی شناخته می شود. گاهی اوقات شرایط کاری ربات ثابت نیست و دائماً در حال تغییر است. در این صورت مسأله طراحی مسیر به یک مسأله طراحی مسیر در محیط دینامیکی تبدیل می شود. محیطهای دینامیکی بسته به اینکه تغییر موقعیت موانع و اجسام از پیش شناخته شده باشند یا نباشند، به دو دسته "محیطهای دینامیکی ساختارمند" و "محیطهای دینامیکی بدون ساختار" تقسیم می شوند. مسئله گرفتن جسم متحرک با حرکت نا مشخص که در این پایان نامه مد نظر می باشد یکی از مسائل زیر شاخه طراحی مسیر بلادرنگ در محیط های دینامیکی بدون ساختار می باشد. مسئله گرفتن از نظر چگونگی حرکت جسم متحرک به دو دسته گرفتن جسم با سرعت مانور پایین و گرفتن جسم با سرعت مانور بالا تقسیم می شوند. روش های متعددی برای حل این مسئله ارائه شده است. در این پایان نامه روشی مبتنی بر طراحی مسیر نقطه به نقطه برای دسته اول ارائه می شود. در این روش مسیری برای ربات طراحی می شود و در حین حرکت ربات با توجه به تغییرات شرایط محیط در بازه های زمانی مشخص اصلاح می شود. برای حل مسئله در دسته دوم از روش های مبتنی بر هدایت و ناوبری استفاده شده است. در این روش بجای طراحی مسیر، بردار شتابی به سرپنجه ربات اعمال می شود. این شتاب سعی در کاهش فاصله سرپنجه با جسم هدف و در نهایت گرفتن آن را دارد.

امروزه تحقیقات علمی گسترده ای در زمینه افزایش قابلیتهای سیستمهای هوشمند صورت پذیرفته است . در این پایان نامه، به معرفی یک شبکه فازی عصبی وفقی جدید که یک نمونه از این سیستمهای هوشمند است ، می پردازیم. و به کمک آن، روشی را جهت طراحی کنترل کننده های فازی عصبی وفقی ارائه می نماییم. در این روش طراحی، تنظیم پارامترهای کنترل کننده در ابتدا به صورت غیربهنگام با روش پس انتشار خطا و سپس به صورت بهنگام با قوانین تطبیقی که از روش ترکیب لیبونف بدست می آید، انجام می گردد. در حالت غیربهنگام، با استفاده از یک الگوریتم، توابع سازنده سیستم غیرخطی مدلسازی می شود. برای کنترل کننده فازی عصبی وفقی پیشنهادی، تحت شرایطی اثبات می گردد که خطای تعقیب به سمت صفر میل می کند نشان می دهیم که با این روش تنظیم بهنگام پارامترها، سیستم در مقابل نویز اندازه گیری، اختلال ورودی و نامعینیها به طور قابل ملاحظه ای مقاوم می شود. تنظیم غیر بهنگام مقادیر اولیه پارامترهای کنترل کننده، باعث می شود که در حین عمل تطبیق، همگرایی پارامترها به مقادیر مطلوبشان با سرعت بیشتری صورت گیرد، همچنین کنترل تعقیب به شکل دقیق تری انجام شود. در انتها، از طریق شبیه سازی بر روی یک سیستم پاندول معکوس ، به مقایسه کنترل کننده پیشنهادی و کنترل فازی وفقی غیرمستقیم وانگ می پردازیم. نتایج حاصل موید ویژگیهای مطرح شده برای کنترل کننده پیشنهادی است .