سروش معبودی

سروش معبودی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

جلسه دفاع از پايان نامه

کارشناسی ارشد رشته  مهندسی برق کنترل


موضوع پايان نامه :

طراحی کنترل­کننده مدلغزشی مقاوم برای ربات­های رهبر-رهرو

 ارائه دهنده:

سروش معبودی


استاد راهنما:

دکتر سهیل گنجه­فر


استاد مشاور:

دکتر خوشنام شجاعی

اساتید داور:

دکتر محمدحسن مرادی دکتر عباس رمضانی


زمان :  ۱9/۱1/۹۴ ساعت  11 صبح

مکان: سمینار2 برق


چكيده:

در دهه اخیر، هماهنگی و همکاری ربات­های متحرک و سیستم­های چندرباتی بدلیل مزیت­هایی که این سیستم­ها بر تک­ربات­ها دارند، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است.  از جمله این مزیت­های می­توان به انعطاف­پذیری بالا، افزونگی، تطبیق­پذیری و مقاوم بودن اشاره کرد. کاربردهای این سیستم­ها بسیار گسترده است که می­توان تولید و ساخت، جست­جو و نجات، مین­روبی، اکتشاف سیارات و سایر اموری که ممکن است انجام آن برای انسان خطرناک یا تکراری باشد، را  نام برد. مسئله کنترل آرایش در سیستم­های چندرباتی از جمله مسائل مهم این حوزه می­باشد. کنترل آرایش به معنای کنترل گروهی ربات­ها برای تشکیل یک شکل هندسی و یا آرایش خاص و حرکت در آن آرایش است. تاکنون روش­های مختلفی برای آرایش سیستم­های چندرباتی ارائه شده است که می­توان آن­ها را به سه دسته اصلی: روش مبتنی بر رفتار، روش ساختار مجازی و روش رهبر-رهرو تقسیم کرد. در بین این روش­ها روش رهبر-رهرو بدلیل سادگی، قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری مورد مطالعه بسیاری از محققان قرار گرفته­است. در این روش یک ربات به عنوان ربات رهبر انتخاب شده و باقی ربات­ها، ربات­های رهرو می­باشند. ربات رهبر بر روی یک مسیر مرجع حرکت کرده درحالی­که ربات­های روهرو باید در یک موقعیت نسبی مطلوب نسب به ربات رهبر قرار گرفته و حرکت کنند. در این پایان­نامه مسئله کنترل آرایش رهبر-رهرو برای ربات ­های متحرک غیرهولونومیک در دو بخش مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا سه روش مختلف کنترلی، کنترل مدلغزشی، پسگام و پسگام همراه با مدل دینامیک عصبی بیولوژیکی برای کنترل آرایش در سطح سینماتیک ارائه می­شود. مدل دینامیک عصبی برای حذف پرش ناکهانی رخ­داده در سیگنال­کنترلی سرعت دو روش دیگر مورد استفاده قرار می­گیرد. سپس پایداری سیستم حلقه بسته به روش لیاپانوف برای هر سه روش ارائه شده و اعتبار روش­های پیشنهادی از طریق شبیه­سازی عددی بررسی  می­شود. در بخش دوم مدل دینامیک ربات­های متحرک غیرهولونومیک اضافه شده و کنترل­کننده مدلغزشی انتگرالی مقاوم برای تولید سیگنال گشتاور مناسب برای اعمال به دینامیک ربات­ها طراحی می­شود. کنترل­کننده مدلغزشی یک کنترل­کننده مقاوم در برابر اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت­های احتمالی موجود در پارامترهای دینامیک ربات­ها می­باشد. پایداری لیاپانوف کل آرایش و نتایج شبیه­سازی همانند بخش قبل ارائه می­گردد.

واژه‌­های کلیدی: کنترل آرایش، آرایش رهبر-رهرو، ربات­های متحرک غیرهولونومیک، کنترل مقاوم، کنترل مدلغزشی انتگرالی، کنترل پسگام


 

Abstract:

 

Over the past decade, cooperation of multiple mobile robots has attracted the interests of researchers due to the obvious privilege of multi-robot systems over the single-robot ones. Multi-robot system provides higher flexibility, redundancy, adaptability and robustness. Its widespread applications include manufacturing and construction situations, search and rescue operations, mine sweeping, planetary explorations and other tasks that may be dangerous or repetitive for humans. A typical problem in the area of the cooperation of multiple mobile robots is the formation control problem, which means to control a group of robots to form up and move in a specified geometrical shape. Various methodologies have been proposed for studying multi-robot formation, which could be divided in three main categories: behavior-based, virtual structure and leader-follower approach. Among these approaches, leader-follower formation has been studied by many researchers due to its advantages as simplicity, reliability and scalability. In the leader-follower approach, one of the robots is designed as the leader, with the rest robots as followers. The leader moves along a predefined trajectory while the followers should maintain a desired separation distance and bearing angle from the leader. In this thesis, we investigate control problem of leader-follower formation for nonholonomic mobile robots in two parts. First, we propose three different control approaches, integral sliding mode, backstepping and backstepping based on bioinspired neurodynamic model to control the formation in kinematic level.  The bioinspired neurodynamic model is used to solve the problem of velocity jumps in two other approaches. Then the stability of close-loop system for all three approaches is proved by Lyapunov method and the numerical simulations are presented to verify the effectiveness of proposed controllers. In the second part the dynamic model of nonholonomic mobile robot will be added and a robust sliding mode controller will be proposed in order to generate torque input signals for the dynamic of each robot in the formation. We choose to design a sliding mode controller which is robust against the external disturbances and uncertainties in robot’s dynamic parameters. The Lyapunov stability of the formation and numerical simulations are given as well as the first part.

 

Key Words: Formation Control, Leader-Follower Formation, Nonholonomic Mobile Robot, Robust Control, Integral Sliding Mode Control, Backstepping



 

1-     مشخصات فردی

نام و نام خانوادگی: سروش معبودی

نام پدر: بهرام

 

محل تولد: همدان

وضعيت تاهل: مجرد

تاريخ تولد: 22/2/1368

تلفن همراه: 09183188818

تلفن ثابت:

پست الکترونیکی: sor.maboudi@gmail.com

نشانی محل تحصیل: دانشکده مهندسی - دانشگاه بوعلی سینا همدان

2-    سوابق تحصیلی

مقطع تحصیلی

رشته تحصیلی

گرایش

مدت تحصیل

محل تحصیل

معدل          پایان نامه

از

تا

 

کارشناسی

 

مهندسی برق

 

الکترونیک

 

31/6/87

 

30/6/91

دانشگاه صنعتی همدان

21/16        سیستم حافظه

تحمل­پذیرخطا

           با کدSEC/DED

 

کارشناسی ارشد

 

مهندسی برق

 

کنترل

 

1/7/92

 

30/11/94

 

دانشگاه بوعلی سینا

67/16      طراحی کنترل­کننده

مدلغزشی مقام  برای

ربات­های رهبر-رهرو

 

3-   دروس تخصصی گذرانده شده

دروس زمینه کنترل: کنترل خطی، کنترل مدرن،کنترل بهینه،کنترل فازی، کنترل غیر خطی، کنترل چندمتغیره، شبکه عصبی

دروس زمینه برق: مدار­های الکتریکی، الکترونیک، ، الکترومغناطیس، ماشین­های الکتریکی وبررسی سیستم های قدرت، سیگنال­ها و سیستم­ها، مدارهای منطقی، مدارهای مجتمع

4-    مهارت های نرم افزاری

-         تسلط به نرم افزاری های شبیه سازی قدرت همچون: PSIM, Simulink, …

-         تسلط به زبان های برنامه نویسی همچون: C++,MATLAB, Code Vision, …

-         تسلط به نرم افزار های شبیه سازی مدارات الکترونیکی همچون:, …  Proteuse, Pspice, Quartus

-         تسلط کامل به میکروکنترلرهای AVR

                 

 

 

 

 

5-    مهارت­­های زبان

Speaking

Writing

Listening

Reading

 

Advanced

Advanced

Advanced

Advanced

6-    سوابق علمی - پژوهشی

عنوان مقاله منتشر شده

 

ارائه کنفرانس

 

زمان انتشار

 

نام نویسنده یا نویسندگان

محل چاپ یا ارائه

 

Modified High-Order Integral Sliding Mode Control for Leader-Follower Formation

 

ICE2016 , (4th International Conference on Electrical, Computer, Mechanical and Mechatronics Engineering)

 

4-5 February 2016,

 

Soheil Ganjefar

Soroush Maboudi

Khoshnam Shojaei

 

Dubai, Emirates