Search

У овој докторској дисертацији предмет истраживања је пројектовање савремених система управљања применом развојних програмабилних система и применом савремене теорије рачуна нецелог реда. Родригов приступ је примењен у циљу добијања одговарајућег математичког модела роботског система који је моделован као један повезан систем крутих тела који формирају кинематички ланац без гранања. За решавање проблема везаног кретања роботског система у случaјевима када је остварен контакт хватаљке са радном површи или кретање по задатој линији, применом Лагранжевих једначина друге врсте у коваријантном облику добијене су диференцијалне једначине везаног кретања роботског система са хватаљком. Други приступ за добијање диференцијалних једначина везаног кретања роботског система је остварен применом Лагранж-Даламберовог принципа у генералисаним координатама. При томе, роботски системи који остварују контакт са радном површи могу се моделирати као сингуларни системи целог и у општем случају нецелог реда. У оквиру савремене теорије управљања итеративно управљање путем учења (ИУУ- iterative learning control) представља једну моћну интелигентну методологију управљања који на итеративни начин побољшава понашање репетитивних процеса и динамичких система; а овде је од посебног интереса примена истог на роботске системе. Овде се предлаже један нови НРИУУ (ИУУ нецелог реда) закон PD2D типа у отвореној спрези за класу линеаризованих роботских система. Спроведена је feedback линеаризација објекта управљања где се у затвореној спрези добија линеарна зависност улаза и излаза. Даље се разматра проблематика управљања у отворено-затвореној спрези ИУУ нецелог реда сингуларним динамичким системом нецелог реда. Посебна пажња је посвећена и примени закона ИУУ нецелог реда типа PD PD  NeuroArm роботским системом. Након тога разматран је избор и имплементација хардвера потребног за управљање NeuroArm роботске руке и то тако што за развојну плочу је изабран Beaglebone Black. Пројектује се и израђује пло, In this doctoral dissertation the subject of research is development of modern robot control systems using development programmable systems based on non-integer calculus theory. Rodriguez's approach was applied in order to obtain an appropriate mathematical model of a robotic system that was modeled as a single connected system of rigid bodies forming a kinematic chain without branching. To solve the problem of bound motion of the robotic system in cases when the gripper is in contact with the work surface or motion along a given line, by applying Lagrangian equations of second order in covariant form, differential equations of bound motion of the robotic system with the gripper are obtained. Another approach for obtaining differential equations of bound motion of a robotic system was realized by applying the Lagrange-Dalambert principle in generalized coordinates. In doing so, robotic systems that make contact with the work surface can be modeled as singular systems of the integer order and in the general case of the non-integer order. Within modern control theory, iterative learning control (ILC) is a powerful intelligent control methodology that iteratively improves the behavior of repetitive processes and dynamic systems; and here is of special interest to apply it to robotic systems. Here, a new FOILC (fractional order ILC) law of the PD2D type in open loop is proposed for a class of linear robotic systems. A feedback linearization of the control object was performed, where a linear dependence of inputs and outputs was obtained in a closed loop. The problem of control in open-closed loop of ILC of non-integer order using singular dynamic system using non-integer order is further considered. Special attention is given to the application of the ILC law of the non-integer order of PD PD  type for NeuroArm robotic system. After that, the selection and implementation of the hardware needed to control the NeuroArm robotic arm was discussed by selecting Beaglebone B

Ова докторска дисертација бави се оптимизацијом и активним пригушењем вибрација паметних танкозидних композитних структура помоћу пиезоелектричних актуатора и сензора. Развијен је математички модел плочасте композитне структуре са интегрисаним актуаторима и сензорима. Проблем је дефинисан методом коначних елемената базиране на теорији смицања трећег реда. Конститутивне једначине и веза између померања и деформација су линеарне. У даљем раду, представљен је проблем одређивања оптималних величина, положаја и оријентација актуатор – сензор парова, а затим су дефинисане функција циља и ограничења. Такође, извршена је синтеза методе коначних елемената и оптимизације ројем честица и применом дефинисаних критеријума оптимизације, извршена је оптимизација величине, положаја и оријентације пет актуатор-сензор парова на квадратним укљештеним композитним плочама са следећим конфигурацијама слојева: (90°/0°/90°/0°)S, (90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°) и (45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°). Актуатори и сензори, који се разматрају у овој дисертацији, једнаких су димензија, исто су оријентисани и налазе се на супротним странама плоче: актуатор на горњој страни, а сензор на доњој страни плоче. Ради превазилажења проблема приликом синтезе конвенционалних управљачких алгоритама који се јављају услед стохастичне природе вибрација, представљен је оптимизовани самоподешавајући фази-логички управљачки систем. Главна идеја овог управљачког система је праћење амплитуде и самоподешавање улазних скалирајућих фактора на основу амплитуде. Функције припадности су параметризоване, а оптимална комбинација параметара нађена је помоћу оптимизације ројем честица на основу дефинисаних критеријума оптимизације. Разматрана су два принципа закључивања: Мамдани принцип закључивања и Такаги-Сугено-Канг принцип закључивања нултог реда. Нумерички примери су дати за композитну конзолу и композитну укљештену плочу за слободне и принудне вибрације. За конзолу разматрана је једно-улазно- једно-излазна („Single inp, This doctoral dissertation deals with optimization and active vibration suppression of smart thin-walled composite structures by using piezoelectric actuators and sensors. Mathematical model of plate composite structure with integrated actuators and sensors is developed. The problem is formulated using the finite element method based on the third order shear deformation theory. Constitutive equations and the strain - displacement relations are linear. In further work, the problem of determination of optimal sizes, positions and orientations of actuator – sensor pairs are presented and, after that, objective functions and constraints are defined. Also, the integration of finite element method and particle swarm optimization is performed and using defined optimization criteria, the optimization of sizes, positions and orientations of five actuator – sensor pairs on square cantilever composite is performed. The cantilever composite plates have following orientation of layers: (90°/0°/90°/0°)S, (90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°) и (45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°). Actuators and sensors considered in dissertation are collocated. In order to overcome problems during conventional control algorithm synthesis which occur due to vibration’s stochastic nature, the optimized self-tuning fuzzy logic controller is presented. The main idea of proposed controller is amplitude monitoring and self-tuning of input scaling factors based on amplitude. Membership functions are parameterized and optimal combination of parameters are found by using the particle swarm optimization method based on previously defined optimization criteria. Two inference methods are considered: the Mamdani and zero-order Takagi-Sugeno-Kang inference methods. Numerical studies are provided for composite cantilever beam and composite cantilever plate for both free and forced vibrations. Single-input single-output (SISO) configuration is considered for the cantilever beam and multiple-input multiple-output (MIMO)