Modeling and passive vibration control of single-link flexible manipulators with system identification methods
Sistem tanımlama yöntemleri ile tek eksenli esnek manipülatörlerin modellenmesi ve pasif titreşim kontrolü
- Tez No: 832059
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT MALGACA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Mekanik titreşim, Robot manipülatörleri, Mechanical vibration, Robot manipulators
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, tek eksenli manipülatörlerin modellemesi ve pasif titreşim kontrolü sistem tanımlama (SI) yaklaşımları kullanarak çalışılmıştır. Çelik ve kompozit materyallerden yapılan manipülatörlerin nümerik ve deneysel sinyallerini kullanarak modellenmesi için SI yöntemi kullanılmıştır. İlk olarak dört serbestlik dereceli (dof) mekanik bir sisteminin modellenmesi SI yöntemi kullanarak kullanılmıştır. Sonrasında manipülatörleri modellemek için, çelik manipülatörün (SM) sonlu elemanlar modeli ANSYS/APDL'de oluşturulmuş ve senkron olarak manipülatörü sürmek ve manipülatörün ivme, yer değişimi ve gerinim sinyallerini ölçmek için deneysel bir sistem kurulmuştur. SM'nin transfer fonksiyonları simülasyon ve deneysel sinyaller kullanılarak AutoRegressive eXogenous (ARX), Continuous-Time System Identification (CTSI), the State-Space ESTimation (SSEST) ve Numerical Algorithms for Subspace State-Space System Identification (N4SID) yöntemleri ile tanımlanmıştır. SI yöntemlerinin modelleme üzerindeki etkisi farklı yükler ve çıktı tipleri için araştırılmıştır. Ayrıca deneysel sinyaller ile kompozit manipülatörlerin modellemesi çalışılmıştır. Manipülatörlerin istenmeyen artık titreşimlerini azaltmak için S-curve hareket girdisi ve Genetik Algoritma (GA) ile optimizasyon çalışılmıştır. İdeal bir 7 bölümlü S-curve hareket girdisinin lineer hızlanma ve yavaşlama bölümleri hariç tutarak beş bölümlü bir S-curve hareket girdisi dizayn edilmiştir. S-curve'ün zaman parametreleri manipülatörün ilk doğal frekansına göre seçilmiştir. Ayrıca, manipülatörün tanımlanmış transfer fonksiyonları kullanarak bir hız profilinin zaman parametreleri optimize edilmiştir. Manipülatörün modellenmesi ve pasif titreşim kontrolünün karşılaştırmalı bir analizi sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the identification and passive vibration control of single-link manipulators are studied using System Identification (SI) approaches. SI method is utilized for the modeling of manipulators made of steel and composite materials using numerical and experimental signals. Firstly, modeling of a four-degree-of-freedom (dof) mechanical system is studied using the SI method. Then, to model the manipulators, the finite element (FE) model of the steel manipulator (SM) is created in ANSYS/APDL, and an experimental system is set up to synchronously drive the manipulator and measure the acceleration, displacement, and strain signals of the manipulator. The transfer functions of the SM are identified with AutoRegressive eXogenous (ARX), Continuous-Time System Identification (CTSI), the State-Space ESTimation (SSEST), and Numerical Algorithms for Subspace State-Space System Identification (N4SID) methods using simulation and experimental signals. The effect of the SI methods on modeling is investigated for various payloads and output types. Also, the modeling of the composite manipulators is studied with experimental signals. S-curve motion input and optimization with Genetic Algorithm (GA) are studied to reduce the unwanted residual vibration of the manipulators. A five-segment S-curve motion input is designed excluding linear acceleration and deceleration segments of an ideal S-curve with seven-segments. Time parameters of the S-curve are selected based on the first natural frequency of the manipulator. Also, time parameters of a velocity profile are optimized with the GA using the identified transfer functions of the manipulator. A comparative analysis of modeling and passive vibration control of the manipulators is presented.
Benzer Tezler
- Development and control of an active torsional vibration damper for vehicle powertrains
Taşıt güç aktarma sistemleri için aktif torsiyonel titreşim damperi geliştirilmesi ve kontrolü
ALİŞAN YÜCEŞAN
Doktora
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
- Design, modeling, and characterization of modular robots with magnetic connection mechanisms and single-actuator modular miniature robots
Manyetik bağlantı mekanizmalarına sahip modüler robotların ve tek aktüatörlü modüler minyatür robotların tasarımı, modellenmesi ve karakterizasyonu
YİĞİT YAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR ÖZCAN
- Helikopter uygulamaları için doğrusal olmayan dinamik titreşim yutucusu tasarımı ve analizi
Design and analysis of a nonlinear dynamic vibration absorber for helicopter applications
ÖZKAN KARAYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TATAR
- Yapısal titreşimlerin azaltılmasına yönelik yarı-aktif piston mekanizmalı ayarlı sıvı sütun sönümleyicinin geliştirilmesi ve deprem performansının incelenmesi
Development of a semi-active piston tuned liquid column damper for structural vibration mitigation and investigation of seismic performance
MUHAMMET BURHAN NAVDAR
Doktora
Türkçe
2026
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN ÇELEBİ
- A single actuator modular miniature robot capable of maneuverable multi-legged locomotion through anisotropically arranged soft backbones
Anizotropik olarak yerleştirilmiş yumuşak omurgalar sayesinde manevra kabiliyeti yüksek çok ayaklı hareket yapabilen tek aktuatörlü modüler minyatür robot
BURAK ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR ÖZCAN