OPTIMALIZACE NÁVRHU FUZZY ŘÍZENÍ VZHLEDEM K ROZSAHU POHYBŮ PARALELNÍHO MECHANISMU
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Disertační práce je zaměřena na využití fuzzy logiky při návrhu řízení paralelního mechanismu založeného na Stewartově platformě. Hlavním cílem je navrhnout řídicí systém, který zabezpečí provádění biomedicínských experimentů. K tomuto účelu je nezbytné zařízení, které zajistí simulaci fyziologických pohybů lidského těla charakteristickým danému implantátu, včetně silového zatížení. Uzavřený kinematický řetězec paralelních manipulátorů výrazně zvyšuje tuhost mechanismu. Manipulátory s paralelní kinematickou strukturou dosahují lepší přesnosti a opakovatelnosti dosažení požadované polohy efektoru a mohou vyvozovat větší sílu než běžné manipulátory se sériovou kinematickou strukturou. Obecnou nevýhodou paralelních mechanismů bývá jejich relativně malá pracovní oblast oproti sériovým, složitější struktura a komplikované řešení přímé kinematické úlohy. Předkládaná práce přináší efektivní řešení přímé kinematické úlohy pomocí simulačního modelu s fuzzy inferenčním systémem typu Takagi-Sugeno. Navržený systém řízení využívá stavových a fuzzy regulátorů typu Takagi-Sugeno, které jsou odvozeny od stavových regulátorů s integrací na vstupu. Pro návrh a optimalizaci fuzzy regulátorů byla použita technika anfis (adaptive neuro-fuzzy inference system), která emuluje trénovací data pomocí trénování s použitím metody nejmenších čtverců v kombinaci s metodou zpětného šíření. Navržené fuzzy regulátory jsou použity pro řízení jednotlivých ramen manipulátoru. Vlastnosti navrženého systému řízení jsou dokumentovány testovacím experimentem.
The Ph.D. thesis is focused on using the fuzzy logic for control of a parallel manipulator based on a Stewart platform. The proposed mechanism makes possible to simulate the physiological movements of the human body and observe degradation processes of the cord implants. Parallel manipulators such as a Stewart platform represent a completely parallel kinematic mechanism that has major differences from typical serial link robots. However, they have some drawbacks of relatively small workspace and difficult forward kinematic problems. Generally, forward kinematic of a parallel manipulators is very complicated and difficult to solve. This thesis presents a simple and efficient approach to design simulation model of forward kinematic based on Takagi-Sugeno type fuzzy inference system. The control system of the parallel manipulator id based on state-space and fuzzy logic controllers. The proposed fuzzy controller uses a Sugeno type fuzzy inference system (FIS) which is derived from discrete position state-space controller with an input integrator. The controller design method is based on anfis (adaptive neuro-fuzzy inference system) training routine. It utilizes a combination of the least-squares method and the backpropagation gradient descent method for training FIS membership function parameters to emulate a given training data set. The proposed fuzzy logic controllers are used for the control of a linear actuator. The capabilities of the designed control system are shown on verification experiment.
The Ph.D. thesis is focused on using the fuzzy logic for control of a parallel manipulator based on a Stewart platform. The proposed mechanism makes possible to simulate the physiological movements of the human body and observe degradation processes of the cord implants. Parallel manipulators such as a Stewart platform represent a completely parallel kinematic mechanism that has major differences from typical serial link robots. However, they have some drawbacks of relatively small workspace and difficult forward kinematic problems. Generally, forward kinematic of a parallel manipulators is very complicated and difficult to solve. This thesis presents a simple and efficient approach to design simulation model of forward kinematic based on Takagi-Sugeno type fuzzy inference system. The control system of the parallel manipulator id based on state-space and fuzzy logic controllers. The proposed fuzzy controller uses a Sugeno type fuzzy inference system (FIS) which is derived from discrete position state-space controller with an input integrator. The controller design method is based on anfis (adaptive neuro-fuzzy inference system) training routine. It utilizes a combination of the least-squares method and the backpropagation gradient descent method for training FIS membership function parameters to emulate a given training data set. The proposed fuzzy logic controllers are used for the control of a linear actuator. The capabilities of the designed control system are shown on verification experiment.
Description
Citation
ANDRŠ, O. OPTIMALIZACE NÁVRHU FUZZY ŘÍZENÍ VZHLEDEM K ROZSAHU POHYBŮ PARALELNÍHO MECHANISMU [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Zdeněk Ehrenberger, DrSc. (předseda)
prof. Ing. Dušan Maga, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladislav Singule, CSc. (člen)
prof. Ing. Rudolf Jalovecký, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Knoflíček, Dr. (člen)
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. (člen)
Date of acceptance
2012-07-25
Defence
Dizertant jasně a srozumitelně popsal vytyčené cíle své DP, způsob jejich dosažení, metodiku práce a prostředky jejich realizace.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení