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
فصل اول 4
مقدمه 4
1 – 1 عکس برداری و فیلم برداری هوایی 7
فصل دوم: تئوری ژیروسکوپ و استخراج مدل آن 15
2 – 1- 1 محور مختصات اینرسی 15
2 – 1- 2 محور مختصات بدنه هواپیما 16
2-1-4 محور مختصات گیمبال 18
2- 2 زوایای حرکات افقی و عمودی 18
2-6-1 اغتشاشات گشتاوری ناشی از اصطکاک 31
فصل سوم: شبیه‌سازی‌های مدل استخراج شده 34
3-1 پاسخ زیروسكوپ به ورودی گشتاور پله 34
3-2 پاسخ دینامیك پیاده‌سازی شده بدون در نظر گرفتن اصطكاك 36
فصل چهارم: طراحی كنترلر 41
4-2 معادلات حالت و قانون كنتر لی 41
4-4-2 روش زیگلر- نیكولز برای تنظیم پارامترهای PID 50
4-5 طراحی كنترلر حرکات عمودی 53
4-5-1 طراحی كنترلر بر اساس روش زیگلر نیکولز 53
4-5-2 طراحی 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
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
برای آشنایی با پلتفرمهای پایدار شده ابتدا باید باید زیروسكوپها و نقش آنها در پلتفرمهای پایدار شده را بررسی نمود. از لحاظ فنی زیروسكوپ وسیلهای است كه سرعت زا ویهای را اندازه بگیرد. در قرن هجده، ادوات چرخانی برای ناوبری كشتیها در هوای مه آلود مورد استفاده قرار گرفت. ژیروسكوپهای چرخان قدیمی در اوایل قرن 19 اختراع شد و نام ژیروسكوپ در سال 1852 برای آن انتخاب گردید. در اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 از ژیروسكوپ بر روی كشتیها به طور گسترده ای استفاده شد. در حدود سال 1916 از ژیروسكوپها در هواپیماها استفاده گردید و هنوز هم در این مورد استفاده میشود. در قرن 20 ژیروسكوپهای چرخان تكامل یافتند. در سال 1960 ژیروسكوپهای نوری برای اولین بار معرفی شدند و به سرعت در بازارهای جهانی و كاربردهای نظامی مورد استفاده قرار گرفتند. از 15 سال پیش تا كنون ژیروسكوپهای MEMS معرفی شدند و پیشرفتهایی برای تولید انبوه آنها نسب به ژیروسكوپهای قدیمی 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.
پشتیبانی سایت : * asa.goharii@gmail.com
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.
در صورتیکه با پرداخت آنلاین مشکلی دارید می توانید مبلغ مربوط به هر فایل را به شماره کارت 6037991199500590 به نام خيريه محک واريز کرده و تصوير پرداختي و عنوان فايل درخواستي را به ایمیل asa.gohari@gmail.com
ارسال کرده تا فايل برایتان ارسال شود.