Analysis, Modelling and Nonlinear Control of a Novel Aerial Manipulator - Νίκου, Αλέξανδρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2014)
Τα τελευταία χρόνια μια σημαντική επιστημονική ερευνητική προσοχή έχει παρατηρηθεί στον τομέα της εναέριας ρομποτικής ως προς την κατεύθυνση του εναέριου ρομποτικού χειρισμού και τη συνεργασία σε δυναμικά περιβάλλοντα. Σε αυτό το πλαίσιο, ενας νέος και καινοτόμος ρομποτικός χειριστής πρόκειται να κατασκευαστεί στο Εργαστήριο Αυ- τομάτου Ελέγχου στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Το προτεινόμενο ολοκληρωμένο σύστημα αποτελείται από εφτά κινητήρες και ενα τελικό στοιχείο δράσης το οποίο έχει την δυνατότητα να επικοινωνεί με το περιβαλλον και να ασκεί επιθυμητές δυνάμεις και ροπές. Ο μηχανολογικός σχεδιασμός του συστήματος μελετήθηκε στην εργασία [2 ]. Συνεχίζοντας αυτήν την έρευνα, στην παρούσα εργασία μελετήθηκε λεπτεμερώς το δι- αφορικό κινηματικό μοντέλο του συστήματος, μέσω του οποίου συσχετίζονται οι ταχύτητες του τελικού σημείου δράσης με τις αντίστοιχες του βασικού σωματόδετου πλαισίου. Μελετήθηκαν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του συστήματος καθώς και η δυναμική ανάλυση ώστε να περιγραφεί με ένα μαθηματικό μοντέλο η κίνηση του προτεινόμενου συστήματος στον Καρτεσιανό χώρο δράσης. Στη συνέχεια ένα στατικό δυναμικό μοντέλο εισάγεται ώστε να περιγραφεί η μαθηματική σχέση που συνδέει της αλληλεπίδραση του συστήματος με το περιβάλλον. Λαμβάνοντας όλα τα προηγούμενα υπόψιν, ένας μη γραμμικός εύρωστος προσαρμοστικός ελεγχτής μέσω αλγορίθμου οπισθοδρόμησης σχεδιάστηκε έτσι ώστε να εγγυηθεί η ευρ- ωστία και η ευστάθεια του συστήματος ενάντια στην παρουσία σφαλμάτων ενεργοποίησης από τους κινητήρες, τις δυνάμεις και ροπές που είναι ανέφικτο να μοντελοποιηθούν καθώς και τις εξωτερικές διαταραχές που επιδρούν στο σύστημα. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν εκτενείς αριθμητικές προσομοιώσεις στο περιβάλλον προ- γραματισμού του Matlab έτσι ώστε να επιβεβαιωθούν τα θεωρητικά αποτελέσματα της ερ- γασίας και να αποδειχθεί η αποδοτικότητα του προτεινόμενου συστήματος καθώς και του ελεγχτή. Τέλος, δημιουργήθηκαν animation video με στόχο την καλύτερη παρατήρηση της γραφικής κίνησης και του ελέγχου του καινοτόμου συστήματος σε προβλήματα στα- θεροποίησης και παρακολούθησης επιθυμητών τροχιών.