قادر به تقریب توابع غیر خطی حقیقی پیوسته با دقت دلخواه هستند. باید توجه داشت که علاوه بر سیستم­های فازی، تقریبگر­های عمومی دیگری نیز مانند سری فوریه، توابع لژاندر و چند جمله­ای های چبیشف نیز وجود دارند. در این پایان نامه، از این تقریبگر­ها در کنترل مقاوم موقعیت بازوهای رباتیک استفاده می­شود. مزیت اصلی استفاده از این تقریبگرها نسبت به سیستم­های فازی و شبکه ­های عصبی، کاهش فیدبک­های مورد نیاز سیستم کنترل است. تاکنون، برخی از مراجع به استفاده از سری فوریه در کنترل مقاوم بازوهای رباتیک پرداخته­اند. نشان می­دهیم که اگر مسیر­های مطلوب توابع متناوب باشند، کوچکترین مضرب مشترک (ک.م.م.) دوره تناوب اساسی آنها می ­تواند معیار مناسبی برای دوره تناوب اساسی سری فوریه مورد استفاده برای تخمین عدم قطعیت­ها باشد. نوآوری دیگر این پایان ­نامه ارائه یک اثبات پایداری مبتنی بر لیاپانوف برای کنترل سیستم­های غیرخطی مرتبه اول با بهره گرفتن از کنترل­ کننده­های عاطفی است. برای اولین بار، قوانین کنترل ولتاژ پیشنهادی، روی یک ربات اسکارا اجرا می­شود.
کلید واژه­ها: راهبرد کنترل ولتاژ، سری فوریه، توابع لژاندر، کنترل عاطفی، موتور الکتریکی مغناطیس دائم، بازوی ماهر رباتیک.
 
 
فهرست مقالات مستخرج از رساله
مقالات ژورنالی

Saeed Khorashadizadeh and Mohammad Mehdi Fateh, (2014), “Robust Task-Space Control of Robot Manipulators Using Legendre Polynomials,” Nonlinear Dynamics, vol. 79 (2), pp.1151-1161. (Springer, IF=2.419).
 

Saeed Khorashadizadeh and Mohammad Mehdi Fateh, (2015), “Uncertainty estimation in robust tracking control of robot manipulators using Fourier series expansion,” Robotica, (Cambridge University Press, IF=0.89).
 

Mohammad Mehdi Fateh, Seyed Mohammad Ahmadi, and Saeed Khorashadizadeh, (2014), “Adaptive RBF network control for robot manipulators”, Journal of AI and Data Mining, 2(2), pp. 159-166.
 

Mohammad Mehdi Fateh, Siamak Azargoshasb, and Saeed Khorashadizadeh, (2014), “Model-free discrete control for robot manipulators using a fuzzy estimator”, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 33(3), 1051-1067. (IF=0.44).
مقالات کنفرانسی

Saeed Khorashadizadeh and Mohammad Mehdi Fateh, (2013) “Adaptive Fourier Series-Based Control of Electrically Driven Robot Manipulators”, The 3th International Conference on Control, Instrumation and Automation (ICCIA 2013), pp.213-218.
 

Saeed Khorashadizadeh, Mohammad Mehdi Fateh and Siamak Azargoshasb, (2014) “Compensating the reconstruction error of fuzzy stimator in robust model-free control of electrically driven robot manipulators,” The 14th Iranian Conference on Fuzzy Systems.
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه.1
1-1- مروری برکارهای گذشته.2

راهبرد کنترل گشتاور.2
راهبرد کنترل ولتاژ6
کنترل عاطفی.14
اهداف مورد نظر.16
ساختار کلی رساله.17
فصل دوم: مروری بر مدلسازی ریاضی بازوهای ماهر مکانیکی.19
2-1-    مقدمه.20
2-2-    مدلسازی سینماتیکی.20
2-2-1-سینماتیک مستقیم20
2-2-2-سینماتیک وارون28
2-2-3- سینماتیک سرعت و ماتریس ژاکوبین.29
2-3- مدلسازی دینامیکی31
فصل سوم: راهبرد کنترل ولتاژ35
3-1- مقدمه36

         3-2- معادلات حرکت سیستم رباتیک 37
 

           3-3-قانون کنترل در راهبرد کنترل ولتاژ39
 

         3-4- شبیه­سازی سیستم کنترل41
 

3-5-         نتیجه­گیری.44
فصل چهارم: تخمین عدم قطعیت با بهره گرفتن از سری فوریه.45
4-1- مقدمه46
4-2- تقریب توابع با بهره گرفتن از سری فوریه.47
4-3- طراحی کنترل­ کننده مقاوم مستقل از مدل48
4-3-1- قانون کنترل پیشنهادی.49
4-3-2- تحلیل پایداری51
4-3-3- تعیین دوره تناوب اساسی سری فوریه55
4-4- نتایج شبیه سازی­ها61
4-4-1- ردگیری مسیرهای سینوسی61
4-4-2- ردگیری مسیرهای متناوب غیر سینوسی64
4-4-3- سایر دوره­های تناوب.67
 
4-4-4- دوره­های تناوب اصم.68
4-4-5-مسیرهای نامتناوب و اغتشاش خارجی.69
4-4-6- مقایسه با کنترل­ کننده عصبی-فازی73
4-5- نتایج آزمایشگاهی.79
4-5-1- ردگیری مسیرهای سینوسی81
4-5-2- ردگیری مسیرهای مربعی84
4-6- مقایسه نتایج شبیه­سازی و آزمایشگاهی86
4-7- نتیجه­گیری.87
فصل پنجم: تخمین عدم قطعیت در فضای کار با بهره گرفتن از توابع لژاندر89
5-1- مقدمه.90
5-2- تقریب توابع با بهره گرفتن از چند­جمله­ای­های لژاندر91
5-3- کنترل مقاوم کلاسیک در فضای کار با بهره گرفتن از راهبرد کنترل ولتاژ.93
5-4- تخمین عدم قطعیت با بهره گرفتن از چندجمله­ای­های لژاندر.97
5-5- نتایج شبیه­سازی100
5-5-1- کنترل مقاوم کلاسیک100
5-5-2- کنترل مقاوم پیشنهادی با بهره گرفتن از توابع لژاندر.104
5-5-3- مقایسه با سایر کنترل­ کننده­های مبتنی بر ولتاژ [112]107
5-6- نتیجه­گیری.109
فصل ششم: کنترل مقاوم سیستم های غیرخطی مرتبه اول با بهره گرفتن از یادگیری عاطفی مغز .111
6-1- مقدمه112
6-2- مدلسازی ریاضی یادگیری عاطفی مغز.112
6-3- طراحی قانون کنترل و اثبات پایداری.116
6-4- نتایج آزمایشگاهی.121
6-5- نتیجه­گیری124
فصل هفتم: نتیجه­گیری و پیشنهادات127
7-1-نتیجه­گیری.128
7-2   پیشنهادات131
فهرست منابع133
پیوست الف: مدل ریاضی بازوی ماهر اسکارا151
پیوست ب: اثبات لم­های فصل 4155
پیوست ج: بوردها .161
 
 
فهرست اشکال
شکل2-1 ربات هنرمند21
شکل2-2 ربات اسکارا.21
شکل 2-3 دیاگرام مفصلی ربات کروی22
شکل 2-4 محور‌های مختصات دوران یافته.23
شکل 2-5 دستگاه مختصات انتقال یافته24
شکل2-6 اختصاص دستگاه های مختصات به بازوی اسکارا27
شکل 2-7 دیاگرام مفصلی برای محاسبه سینماتیک وارون ربات اسکارا29
شکل (3-1) دیاگرام کنترل ولتاژ موتور مفصل ربات37
شکل (3-2) دیاگرام موتور مغناطیس دائم DC.41
شکل (3-3) سیستم کنترل ربات بر مبنای راهبرد کنترل ولتاژ.43
شکل (3-4) خطای ردگیری سیستم کنترل با راهبرد کنترل ولتاژ43
شکل (3-5) ولتاژ موتورهای سیستم کنترل با راهبرد کنترل ولتاژ44
شکل (4-1) بلوک دیاگرام کنترل کننده مبتنی بر سری فوریه .51
شکل (4-2) خطاهای ردگیری در شبیه­سازی 4-3-4-1 .62
شکل (4-3) همگرایی ضرایب سری فوریه در شبیه­سازی 4-3-4-1 .63
شکل (4-4) سیگنالهای کنترل در شبیه­سازی 4-3-4-1 .65
شکل (4-5) عملکرد کنترل کننده پیشنهادی در ردگیری مسیر مربعی 65
شکل (4-6) سیگنالهای کنترل در ردگیری مسیر مربعی.66
شکل (4-7) عملکرد ردگیری کنترل­ کننده پیشنهادی برای مسیر مثلثی .66
شکل (4-8) سیگنالهای کنترل در ردگیری مسیر مثلثی.67
شکل (4-9) خطاهای ردگیری در شبیه­سازی 4-3-4-3 .70
شکل (4-10) سیگنالهای کنترل در شبیه­سازی 4-3-4-3 .70
شکل (4-11) اغتشاش خارجی در شبیه­سازی 4-3-4-4 71
شکل (4-12) ردگیری مسیر نامتناوب و دفع اغتشاش خارجی72
شکل (4-13) سیگنالهای کنترل در ردگیری مسیر نامتناوب و دفع اغتشاش خارجی.72
شکل (4-14) ساختار شبکه عصبی-فازی76
شکل (4-15) بلوک دیاگرام کنترل کننده عصبی-فازی 77
شکل (4-16) مقایسه خطاهای ردگیری دو کنترل کننده (سری فوریه: ــــ عصبی-فازی: – –).78
شکل (4-17) مقایسه ولتاژ موتورها در دو کنترل کننده (سری فوریه: ـــ عصبی-فازی: – –)78
شکل (4-18) ستاپ آزمایشگاهی80
شکل (4-19) عملکرد ردگیری کنترلر مبتنی بر سری فوریه در پیاده­سازی عملی(مسیر ربات: ــــــ مسیر مطلوب: – – – )82
شکل (4-20) خطای ردگیری کنترلر مبتنی بر سری فوریه در پیاده­سازی عملی83
شکل (4-21) ولتاژ موتورها در کنترلر مبتنی بر سری فوریه در پیاده­سازی عملی83
شکل (4-22) ضرایب سری فوریه مربوط به مفصل اول در پیاده­سازی عملی84
شکل (4-23) ردگیری مسیرهای مربعی در پیاده­سازی عملی.85
شکل (4-24) ولتاژ موتورها برای ردگیری مسیر مربعی در پیاده­سازی عملی86
شکل (5-1) بلوک دیاگرام قانون کنترل (5-16).94
شکل (5-2) بهره تناسبی تعریف شده در (5-49) .102
شکل (5-3) ولتاژ موتورها در کنترل مقاوم کلاسیک 102
شکل (5-4) عملکرد ردگیری کنترل مقاوم کلاسیک در صفحه xy.103
شکل (5-5) خطای ردگیری هر سه مختصات در کنترل مقاوم کلاسیک103
شکل (5-6) عملکرد ردگیری کنترل کننده پیشنهادی در صفحه xy.104
شکل (5-7) ولتاژ موتورها در کنترل کننده پیشنهادی .105
شکل (5-8) خطای ردگیری هر سه مختصات در کنترل مقاوم پیشنهادی106
شکل (5-9) همگرایی ضرایب لژاندر.106
شکل (5-10) عملکرد ردگیری کنترل کننده پیشنهادی در [112].108
شکل (5-11) ولتاژ موتورها در کنترل کننده پیشنهادی در [112] .108
شکل (6-1) دستگاه کناری مغز [142].113
شکل (6-2) بلوک دیاگرام کنترل­ کننده عاطفی.116
شکل (6-3) ردگیری مسیر مطلوب برای مفصل اول.122
شکل (6-4) ولتاژ موتور برای مفصل اول.122
شکل (6-5) ردگیری مسیر مطلوب برای مفصل دوم123
شکل (6-6) ولتاژ موتور برای مفصل دوم124
شکل (6-7) ردگیری مسیر مطلوب برای مفصل سوم125
شکل (6-8) ولتاژ موتور برای مفصل دوم.125
 
 
 
 
 
فهرست جداول
 
جدول 2-1 جدول دناویت هارتنبرگ برای ربات اسکارا.28
جدول (3-1) پارامترهای موتور42
جدول (3-2) پارامترهای دینامیکی ربات.42