پایان نامه : کنترل بهینه و تصحیح خطای صفحه پایدار ژیروسکوپی سه درجه آزادی نصب شده بر روی یک جسم پرنده

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد  مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون صنایع نفت

عنوان : کنترل بهینه و تصحیح خطای صفحه پایدار ژیروسکوپی سه درجه آزادی نصب شده بر روی یک جسم پرنده

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون صنایع نفت

عنوان :

کنترل بهینه و تصحیح خطای صفحه پایدار ژیروسکوپی سه درجه آزادی نصب شده بر روی یک جسم پرنده

استاد راهنما :

دکتر علیرضا روستا

اساتید مشاور :

دکتر فاضل زاده حقیقی

دکتر لطف آور

شهریور ماه 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

چکیده 3

 

فصل اول                                                                                                     4

مقدمه                                                                                                         4

1 – 1 عکس برداری و فیلم برداری هوایی 7

1- 2  اهداف پایان نامه 10

1- 3 قواعد و اصول 10

 

فصل دوم:  تئوری ژیروسکوپ و استخراج مدل آن                                                  15

2- 1  تعریف محورهای مختصات  15

2 – 1- 1 محور مختصات اینرسی 15

2 – 1- 2 محور مختصات بدنه هواپیما   16

2-1-3  محور مختصات پلتفرم  17

2-1-4  محور مختصات گیمبال 18

 2- 2 زوایای حرکات افقی و عمودی   18

2-3  دوران اویلر 20

2-4  نرخ دوران اویلر 22

2-5 معادلات حرکت اویلر 23

2-6  معادلات حرکت ژیروسکوپ   25

2-6-1  اغتشاشات گشتاوری ناشی از اصطکاک   31

 

فصل سوم:  شبيه‌سازي‌هاي مدل استخراج شده                                                      34

3-1 پاسخ زيروسكوپ به ورودي گشتاور پله                                                          34

3-2 پاسخ ديناميك پياده‌سازي شده بدون در نظر گرفتن اصطكاك 36

 

فصل چهارم: طراحي كنترلر                                                                             41

4-1 مقدمه                                                                                 41                                                                             

4-2  معادلات حالت و قانون كنتر لی                                                                 41                                                                                                       

4-3  كنترل‌پذيري  48

4-4- طراحي كنترلر 49

4-4-1  روش كنترل PID   49

4-4-2 روش زيگلر- نيكولز براي تنظيم پارامترهاي PID   50

4-5 طراحي كنترلر حرکات عمودی   53

4-5-1 طراحي كنترلر بر اساس روش زیگلر نیکولز  53

4-5-2 طراحي كنترلر براساس بهینه سازی   57

4-5-  3  طراحی کنترل کننده بر اساس روش کنترل بهینه  LQR                                         62

6-4- طراحی کنترلر حرکات افقی   74

7-4-نتیجه گیری  71

 

 

 

چکیده:

در این پایان نامه یک کنترل موفق و مناسب درمورد یک ژیروسکوپ 3 درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از موارد استفاده از این کنترل این است که این کنترل می تواند روی یک وسیله پرنده یا متحرک مورد استفاده قرار بگیرد. هدف نهایی در این پایان نامه طراحی یک صفحه پایدار 3 درجه آزادی میباشد. مدل ریاضی مورد استفاده در این پایان نامه براساس معادلات حرکت اویلر می باشد که شرح کامل آن در متن پایان نامه آمده است. براساس همین مدل ریاضی شبیه سازی های غیرخطی ژیروسکوپ انجام و نتایج نشان داده شده است. کنترل کننده مورد استفاده در این پایان نامه یک کنترلر بهینه LQR خواهد بود که نتایج بدست آمده از آن با یک کنترل کننده سادهPID مقایسه خواهد شد. ضرایب کنترل کننده PIDبراساس گرادیان خطای ناشی از ضرایب به دست آمده است.آزمایشات و شبیه سازی های انجام شده با بکارگیری این کنترلر، توانایی آن را درمورد پایدار سازی صفحه پایدار نشان می دهد.

مقدمه:

پلتفرم­های 2 درجه آزادی و یا 3 درجه آزادی قطعاتی هستند که به منظور قرار گرفتن در یک زاویه خاص و یا دنبال کردن یک زاویه مورد نظر مورد کنترل قرار می­گیرند. یکی از مواردی که در آن می­توان از یک صفحه پایدار 3درجه آزادی سود برد در عکسبرداری­های هوایی می­باشد. برای این منظور می­توان یک پلتفرم را روی یک وسیله پرنده قرار داد و با کنترل آن و پایدار نمودن آن در یک زاویه خاص از منطقه و یا هدف خاصی عکس­برداری و یا فیلم برداری نمود.

مواردی که به طور گسترده از این گونه اطلاعات هوایی استفاده می کنند عبارتند از: کنترل بحران، مطالعات محیطی و کشاورزی، نقشه برداری و همچنین این اطلاعات به طور گسترده­ای توسط پلیس مورد استفاده قرار می­گیرد. نمونه­ای از این نوع تصویر برداری در شکل 1-1 نشان داده شده است.

 

شکل 1-1 – نمونه­ای از عکس­برداری­های مختلف در زمینه­های متفاوت

استفاده از ژیروسکوپ به عنوان یک سنسور زاویه و سرعت زاویه­ای در پلتفرم­های پایدار شده مورد استفاده قرار می­گیرند. ژیروسکوپ وسیله‌ای برای اندازه‌گیری و یا حفظ جهت می‌باشد که از اصل بقای تکانه­ی زاویه‌ای استفاده می‌کند. یک ژیروسکوپ مکانیکی همیشه یک چرخ یا دیسک چرخنده با محور آزاد دارد که می‌تواند در هر جهتی بایستد. این جهتگیری بسیار کمتر بر اثر گشتاور خارجی تغییر می‌کند که این به دلیل ممان زاویه‌ای بزرگ خود به همراه نرخ زیاد چرخش آن است]5[. صرفنظر از اینکه سطحی که وسیله روی آن قرار گرفته چقدر حرکت می‌کند و چون گشتاور خارجی توسط نگاه داشتن وسیله در یک حلقه کمینه می‌شود جهت آن تقریبا ثابت می‌ماند. ژیروسکوپ‌های با تکنولوژی حالت جامد هم وجود دارند مانند ژیروسکوپ‌های حلقه­ی لیزری. نمونه­ای از این ژیروسکوپهای پیچیده در شکل 2-1 نشان داده شده است.

شکل 2-1- ژیروسکوپ حلقه لیزری

براي آشنايي با پلتفرم­هاي پايدار شده ابتدا بايد بايد زيروسكوپ­ها و نقش آنها در پلتفرم­هاي پايدار شده را بررسي نمود. از لحاظ فني زيروسكوپ وسيله­اي است كه سرعت زا ويه­اي را اندازه بگيرد. در قرن هجده، ادوات چرخاني براي ناوبري كشتي­ها در هواي مه آلود مورد استفاده قرار گرفت. ژيروسكوپ­هاي چرخان قديمي در اوايل قرن 19 اختراع شد و نام ژيروسكوپ در سال 1852 براي آن انتخاب گرديد. در اواخر قرن 19 و اوايل قرن 20 از ژيروسكوپ بر روي كشتي­ها به طور گسترده اي استفاده شد. در حدود سال 1916 از ژيروسكوپ­ها در هواپيماها استفاده گرديد و هنوز هم در اين مورد استفاده مي­شود. در قرن 20 ژيروسكوپ­هاي چرخان تكامل يافتند. در سال 1960 ژيروسكوپ­هاي نوري براي اولين بار معرفي شدند و به سرعت در بازارهاي جهاني و كاربرد­هاي نظامي مورد استفاده قرار گرفتند. از 15 سال پيش تا كنون ژيروسكوپ­های MEMS معرفي شدند و پيشرفت­هايي براي توليد انبوه آن­ها نسب به ژيروسكوپ­هاي قديمي كوچك به دست آمد.

تعداد صفحه : 81

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید