Dynamic modeling and control of underactuated planar bipedal walking
Eksik tahrikli düzlemsel iki bacaklı yürümenin dinamik modellenmesi ve kontrolü
- Tez No: 736323
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA MERT ANKARALI, PROF. DR. ULUÇ SARANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adaptif model izleme kontrol sistem, Doğrusal olmayan kontrol teorisi, İnsani robot, Adaptive model following control system, Nonlinear control theory, Humanoid robot
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma eksik tahrikli düzlemsel robotik yürümenin daha önce belirlenmiş bir yörünge etrafındaki giriş kısıtlı kontrülünün adaptif model öngürülü kontrol ile takip edilmesini incelemektedir. Çalışmadaki amacımız robotik yürüme sisteminin belirlenen yörüngeyi takip etme performasının arttırılmasını amaçlamaktadır. Bu performans artışı sağlanırken sistemin gerçekçi ve deneysel düzeneklerde tekrarlanabilir hareketler yapmasına özen gösterilmiştir. Gerekli durumlarda belirlenen yörünge etrafında küçük duruş değişikliklerine izin verilerek kontrol sırasında gerekli olan sistem girdisi miktarı azaltılmıştır. Kontrol sırasında giriş kısıtlarının göz önünde bulundurulması modelleme ve kestirim hatalarının azaltılmasına olanak sağlamış ve yörünge takibini daha verimli ve gürbüz bir hale getirmiştir. Ek olarak, bahsi geçen bu model tabanlı kontrol gövde kütlesinin arttırılması, gövdeye dışarıdan itme ve çekme gibi kuvvetlerin uygulanması, sistem girdilerinin hatalı ve gürültülü hale getirilmesi gibi çeşitli belirsizlik ve hatalar karşısında başarılı bir şekilde test edilmiştir. Gövde uzuvunun en ağır, en uzun ve eksik tahrikli olması sebebi ile genelde modelleme hataları ve belirsizlikler bu uzuvda tanımlanmıştır. Kısa ufuk gereksinimi sayesinde, bahsi geçen bu kontrolcü gerçek zamanlı olarak 1kHz frekansında uygulanmıştır.
Özet (Çeviri)
This study demonstrates an adaptive model predictive control method for input constrained control of underactuated bipedal walking with a predefined trajectory. Our approach aims to increase the trajectory tracking performance of the system and produce realistic and applicable responses while letting a certain amount of posture change around the predefined trajectory. To do so, we employ whole-body dynamics in our control structure, include weights for the unactuated joint inside the cost function, and define input torque constraints in the solution. Obeying input torque limits decreases modeling and estimation errors, such that trajectory tracking becomes more robust and efficient. Additionally, we test this model-based controller successfully against various disturbances such as high magnitude modeling errors in its weight, significant initial condition errors, pushing and pulling the torso aggressively throughout a step, high percentage input noises, and their combinations. These disturbances are usually introduced in the torso because it is the heaviest, the longest, and the unactuated joint. Thanks to its short-horizon requirement, the controller is suitable for implementation in real-time and in 1kHz frequency, which is usually required to control high-dimensional underactuated nonlinear hybrid systems.
Benzer Tezler
- Stochastic analysis and adaptive control studies in legged systems
Bacaklı sistemlerde stokastik analiz ve adaptif kontrol çalışmaları
GÜNER DİLŞAD ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
PROF. DR. ULUÇ SARANLI
- Immersion and invariance yaklaşımıyla doğrusal olmayan mekanik sistemlerde ayrık-zamanlı bozucu bastırma ve uygulamaları
Discrete-time disturbance attenuation for nonlinear mechanical systems with immersion and invariance approach and its applications
FATİH ADIGÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAPRAK YALÇIN
- Eksik tahrikli el protezi geliştirme platformu tasarımı ve yapay sinir ağları tabanlı denetimi
Design of an underactuated hand prosthesisdevelopment platform and artificialneural network-based control
ZAHİT EVREN KAYA
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLA YILMAZ
- Küçük ölçekli bir helikopterin modellenmesi ve kontrolü
A small scale helicopter modeling and control
BAŞARAN BAHADIR KOÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Dynamic and aeroelastic analysis of a helicopter blade with actively controlled trailing edge flap in forward flight
Aktif olarak kontrol edilen firar kenarı flabına sahip bir helikopter palinin ileri uçuş şartları altında dinamik ve aeroelastik incelemesi
ÖZGE ÖZDEMİR ÖZGÜMÜŞ
Doktora
İngilizce
2012
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİH ORHAN KAYA