Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı
RSS kinematik zincir mimarisine sahip altı serbestlik dereceli stewart platformunun tasarımı ve kontrolü
Design and control of stewart platform with six degrees of freedom and RSS kinematic chain architecture
Ahmet Dumlu - 2013Teze Git (tez.yok.gov.tr)
Özet:
Bu tez çalışmasında; RSS bacak mimarisine sahip altı serbestlik dereceli Stewart platformunun analizi, tasarımı ve gerçek zamanlı yörünge takip kontrolü gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan manipülatörün pozisyon analizi için Denavit-Hartenberg metodundan yararlanılmıştır. Yararlanılan bu yöntem sayesinde manipülatörün hareketi esnasında meydana gelen tüm aktif eyleyici açı değişimleri ve küresel mafsal pasif açı değişimleri belirlenebilmiştir. Manipülatörün hareketli platformunun pozisyon hızları ile manipülatörün eyleyici açı hızları arasında ilişkiyi belirleyen Jacobian matrisinin elde edilmesinin ardından manipülatörün farklı dinamik analizleri Newton-Euler eşitliklerinden ve Lagrangian tekniğinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Manipülatörün yörünge izleme performansını artırabilmek için bu tez çalışmasında farklı kontrol yöntemlerinden yararlanılmıştır. İlk olarak manipülatörün yörünge izleme kontrol benzetimi tek girişli/tek çıkışlı (SI/SO) PID kontrolü üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ardından manipülatörün yörünge izleme performansını artırabilmek için manipülatörün tam dinamik modelinin göz önüne alındığı model tabanlı hesaplamalı tork kontrol (CTC) yönteminden yararlanılmıştır. Manipülatörün gerçek zamanlı yörünge kontrolü ise hazırlanan bir ara yüz programı üzerinden 32 bitlik bir mikro denetleyici kullanılarak yazılım tabanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan gerçek zamanlı açık çevrim ve kapalı çevrim kontrol deneylerinden elde edilen sonuçlara göre manipülatör için yapılan matematiksel analizlerin doğru olduğu kanıtlanmış ve özellikle kapalı çevrim kontrol yönteminin kullanılması ile manipülatörün yörünge takip kontrolü güçlendirmiştir.
Summary:
In this thesis; design, analysis and real time trajectory tracking control of Stewart platform with six degrees of freedom and RSS kinematic chain are studied. Position analysis of designed manipulator is performed by taking advantage of Denavit-Hartenberg method. Angle positions of all the actuators and spherical joints are also determined by using this method. Following the derivation of Jacobian matrix, for determining the relation between velocity state of the moving platform and actuated joint rates, dynamic analysis of manipulator is obtained by using Newton-Euler and Lagrangian methods. In this thesis, different control approaches are used to improve the trajectory tracking performance of the designed manipulator. First, single input-single output (SI/SO) PID control approach has been used in the simulation of trajectory tracking control of manipulator. Then, computed torque control (CTC) method, taking complete dynamic model of the manipulator into account, is utilized in order to improve tracking performance of the manipulator. Real time trajectory tracking control of manipulator has been performed by using 32 bit microcontroller with an interface programmer. Experimental results of real time open loop and closed loop control techniques have verified the obtained mathematical analysis of manipulator and shown that using closed loop control method has improved the tracking performance of designed manipulator.