ارائه رهايافتي نوين براي هدايت و كنترل چهارپرّه بر اساس ميدان مغناطيسي خطوط توزيع جهت پايش وضعيت

كارشناسي ارشد

امروزه به كارگيري رباتهايي كه قابليت نفوذ به نقاط با شرايط محيطي سخت را دارند، در صنايع مختلف از جمله صنعت برق مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. در اين صنعت، براي بازرسي و يا تعمير خطوط انتقال از نيروي انساني مجرب استفاده مي‌شود. اما به خاطر شرايط خطرناك محيط كاري، نيروي انساني شاغل در اين بخش از صنعت برق با خطراتي مواجه مي‌باشند. لذا براي حل اين مشكل، ربات‌هاي گوناگوني ساخته شده است كه بعضي از آنها صرفاً پرنده‌اند و بعضي ديگر صرفاً برروي خطوط سوار شده و بر روي آن حركت مي‌كنند كه هركدام از اين ربات‌ها داراي ايرادهايي هستند. هدف اصلي در اين پايان نامه، طراحي و كنترل ربات پرنده‌اي با قابليت حركت در نزديكي خطوط انتقال برقاست. علاوه بر آن ربات مد نظر داراي يك بازوي دو لينكي است كه مي‌تواند براي اهداف گوناگوني مورد استفاده قرار گيرد، از جمله نزديكي به هر مقدار دلخواهي به خطوط توزيع، انجام پايش وضعيت در فاصله كم از سيم و در مراحل بعدي انجام پاره‌اي از تعميرات. ربات در حين حركت در نزديكي خطوط انتقال، فاصله خود از سيم را در يك محدوده دلخواه حفظ مي‌كند اين حركت تا رسيدن به برج‌هاي داراي مقره‌هاي كششي ادامه پيدا مي‌كند. فرض بر اين است كه ربات ابتدا به صورت دستي راه اندازي شده و توسط ريموت كنترل تا نزديكي خطوط انتقال هدايت مي‌شود. سپس به صورت كاملاً مختار، با توجه به اندازه ميدان مغناطيسي سيم فاصله خود از ميدان را مي‌سنجد و آن را در محدوده دلخواه ما حفظ مي‌كند. براي اين امر ابتدا ديناميك چهارپرّه داراي بازو استخراج شد. سپس براي به دست آوردن ماتريس‌هاي جرم، فنر و دمپينگ معادلات ديناميكي وارد نرم‌افزار ميپل شده و مدل ربات به دست آمده است. بعد از آن با توجه به ديناميك پيچيده چهارپرّه داراي بازو و وجود مسئله‌ي فروعملگر در بخش كنترل روش خطي سازي فيدبك براي كنترل ربات به كار برده شده است؛ نتايج شبيه سازي در محيط نرم‌افزار متلب كارايي روش كنترلي را نشان مي‌دهد. در مرحله بعد لازم بود تا ساز و كاري استفاده شود تا چهارپرّه بتواند مسير سيم را دنبال كند. با بكارگيري يك سنسور اندازه‌گيري ميدان مغناطيسي بر روي چهارپرّه و سنجش مقدار ميدان مغناطيسي فاصله از سيم به‌دست مي‌آيد؛ سپس الگوريتمي ارائه شده است كه با داشتن فاصله از سيم و در نظر گرفتن روند تغيير ميدان مغناطيسي در مسير طي شده چهارپرّه، نقاط بعدي مسير مطلوب را ارائه مي‌كند. مسير مطلوب در اينجا مسيري است كه تا جاي ممكن موازي با سيم باشد؛ به عبارتي حركتي طولي با حفظ يك فاصله مشخص از سيم صورت گيرد. اما براي رسيدن به اين هدف لازم است كه زمان زيادي براي تشخيص مسير تخصيص داده شود و از طرفي چون سيستم گسسته است، لازم بود فواصل زماني بسيار كم شود. بنابراين به جاي حركت با يك فاصله مشخص از سيم، حركت طولي با حفظ فاصله در يك بازه مشخص را در نظر گرفته شد. همچنين نتايج شبيه سازي براي بازرسي از خطوط توزيع بين دو دكل آورده شد كه كارايي مدل و الگوريتم پيشنهادي را نشان مي‌دهد. در آخر براي بررسي عملي الگوريتم رديابي سيم آزمايشي طراحي شد كه توسط اين آزمايش كارايي الگوريتم مذكور بررسي مي‌شود.

193988

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - ديناميك كنترل

دكتر خانميرزا - دكتر دانشجو