İki eklemli esnek bir robot kolunun modellenmesi ve kontrolü

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi iki eklemli esnek bir robot kolunun modellenmesi ve kontrolü atakan doğan Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Altuğ İFTAR 1997 Bu tezde ilk parçası katı, ikincisi ise esnek bir yapı olan ve uç kısmında kütlesi bilinmeyen ancak belirli bir aralık içerisinde değiştiği varsayılan bir yüke sahip iki parçalı bir robot kolunun modellenmesi ve kontrolü ele alınmıştır. Sistemin di namik denklemleri Hamilton prensibi kullanılarak türetilmiş ve sistemin dinamiği diferansiyel özdeğer problemi yaklaşımı kullanılarak sonsuz boyutlu bir modelle gösterilmiştir. Robot kolunun katı ve esnek hal dinamiğini ifade eden doğrusal olmayan adi diferansiyel denklemler, MATLAB dilinde hazırlanan bir benzetim programı yardımıyla çözülerek sistemin tepkisi bulunmuştur. Robot kolunun ek lem açılarının, herbir eklem için seçilen sabit bir referans sinyali veya bir yörüngeyi takip etmesi ve esnek parçanın uç sapmasının sönümlenmesi için PD kontrolörler ve tekil perturbasyon metodunu temel alan iki zaman ölçekli bir kontrolör tasar lanmıştır. Tasarlanan kontrolörler için sistemin benzetimi yapılarak elde edilen sonuçlar sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Esnek Robot Kollan, PD Kontrol, Tekil Perturbasyon Metodu, iki Zaman Ölçekli Kontrolör

ABSTRACT Master of Science Thesis MODELING AND CONTROL OF A TWO-LINK FLEXIBLE ROBOT MANIPULATOR ATAKAN DO?AN Anadolu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Electrical and Electronics Engineering Program Supervisor: Prof. Altuğ İFTAR 1997 In this thesis, modeling and control of a 2-link robot manipulator whose first link is rigid and the second one is flexible is considered. The mass of the payload at the tip of the flexible link is unknown but varies in a specific range. The system is modelled using the Hamilton's principle and the dynamics of the system is represented as an infinite dimensional model using the differential eigenvalue problem approach. For a specific number of modes, nonlinear ordinary differential equations which describe the flexible and rigid body dynamics of the robot arm are solved by a simulation program developed in MATLAB in order to find the response of the system. PD controllers and a two time scale controller are designed for the robot arm to achieve tracking of a reference signal or a trajectory and to suppress the tip deviation of the flexible link. Designing the two time scale controller is based on the singular perturbations method. Simulation results for the designed controllers are presented. Keywords: Flexible Robot Arms, PD Control, Singular Perturbation Method, Two Time Scale Controller u