23953

ELE2 467

كارشناسي ارشد

مهندسي برق - كنترل

فني و مهندسي

1403/06/27

94 ص.

محمد عطائي

محمد مطهري فر

سيستم عمليات از راه دور , تأخير زماني , كنترل ربات , تخمين حركت , رويت گر زنجيره اي , تحليل پايداري

چكيده در سال¬هاي اخير، كاربردهاي سيستم عمليات از راه دور به دليل توسعه تكنولوژي¬هاي جديد و دستگاه‌هاي پيشرفته در حوزه¬هاي كاري مختلف در حال افزايش بوده¬ است. چنين سيستمي شامل حداقل يك ربات راهبر و يك ربات رهرو است كه ربات راهبر به صورت محلي توسط اپراتور انساني كنترل مي¬شود و ربات رهرو مانورها و دستورات ربات راهبر را براي انجام عمليات در يك محيط تقليد مي¬كند. يكي از عوامل كليدي و چالش‌برانگيزي كه نمي‌توان ناديده گرفت، تأخير در سيستم‌هاي عمليات از راه دور است. اين تأخير اگر جبران نشود مي‌تواند به‌طور جدي دقت و كارايي عمليات را كاهش دهد. در نتيجه، هدف اصلي اين پژوهش تخمين و كنترل حركت دوطرفه براي سيستم¬هاي عمليات از راه دور غيرخطي تحت تأخيرهاي زماني است. براي جبران اين تأخير زماني (ثابت يا متغير با زمان) مي¬توانيم از رويت¬گرهاي مختلفي كه از آن به عنوان تخمين¬گر يا پيش¬بيني¬كننده نيز ياد مي¬شود استفاده كنيم. موقعيت¬هاي واقعي ربات راهبر در سمت ربات رهرو و بالعكس با استفاده از اطلاعات تأخيريافته از اندازه‌گيري¬ها تخمين زده مي¬شوند. در ادامه بر اساس نتايج پيش¬بيني موجود، كنترل¬كننده پيش¬بين دوطرفه طراحي شده و پايداري سيستم حلقه‌بسته تضمين خواهد شد. متفاوت از مطالعات قبلي كه در آن اندازه‌گيري‌هاي تأخيريافته مستقيماً در كنترل¬كننده¬ها استفاده مي¬شدند رويكرد پيشنهادي مي‌تواند تبادل به¬موقع اطلاعات و هماهنگ¬سازي دقيق¬تر بين ربات¬ها را تضمين كند. در آخر، ظرفيت موثر روش ارائه‌شده را مي¬توان از طريق نتايج شبيه-سازي با استفاده از يك سيستم عمليات از راه دور كه داراي دو درجه آزادي است تأييد كرد.

Teleoperation System , Time Delay , Robot Control , Motion Estimation , Chain Observer , Stability Analysis

Estimation and Observer-Based Control for Bilateral Motion of Teleoperation Systems with Delays

مهندسي برق

In recent years, the applications of teleoperation systems have been increasing due to the development of new technologies and advanced devices in various fields. Such a system typically includes at least one master robot and one slave robot, where the master robot is locally controlled by a human operator, and the slave robot mimics the maneuvers and commands of the master robot to perform tasks in a remote environment. One of the key and challenging factors that canʹt be ignored is the delay in teleoperation systems. If this delay is not compensated, it can seriously reduce the accuracy and efficiency of the operations. Therefore, the primary goal of this research is to estimate and control bilateral motion in nonlinear teleoperation systems under time delays. To compensate for this delay (whether constant or time-varying), various observers, also referred to as estimators or predictors, can be used. The actual positions of the master robot on the slave side, and vice versa, are estimated using the delayed information from the measurements. Subsequently, based on the available prediction results, a bilateral predictive controller is designed to ensure the stability of the closed-loop system. Unlike previous studies where delayed measurements were directly used in the controllers, the proposed approach can ensure timely information exchange and more precise synchronization between the robots. Finally, the effectiveness of the proposed method can be confirmed through simulation results using a teleoperation system with two degrees of freedom.

6