پایان نامه ميكرونوكلئوس و فعاليت ميتوزي لنفوسيت هاي خون
مقدمه:
پيش از كنترل حلقه بسته ابتدا در مورد پايداري ديناميك ثابت صندلي چرخدار، توضيحاتي داده مي شود. البته در اينجا پايداري حول محوري كه در امتداد مسير حركت است، بررسي خواهد شد كه مهمترين حالت پايداري نيز مي باشد. اگر مسير صاف بوده و در هيچ جهتي شبيه نداشته باشد بدست آوردن حداكثر سرعت صندلي، براي حفظ پايداري، ساده است ولي اگر بخواهيم پايدراي را در سطوح شيب دار بررسي كنيم، آنگاه مسأله قدري پيچيده خواهد بود. ابتدا براي ساده، حداكثر سرعت را به دست مي آوريم:
مطابق شكل (2-4) براي حفظ پايداري بايد مجموع گشتاور هايي كه به مركز جرم (CG)[1] ، حول خطي كه چرخهاي عقب و جلو را به هم وصل مي كند، وارد مي شود، برابر صفر باشد:
شكل (4-2): نيروهاي وارد شده به مركز جرم
(16-4)
كه در آن D نصف فاصله چرخهاي عقب و L ارتفاع مركز جرم از زمين مي باشد. مطابق شكل (3-4) يك دستگاه مختصات متصل به صندلي در نظر مي گيريم.
شكل (3-4): دستگاه مختصات صندلي چرخدار
فرض مي كنيم كه مركز جرم صندلي چرخدار درست در بالاي وسط پاره خط متصل كننده چرخهاي عقب واقع است. با اين فرض مختصات مركز جرم و نقطه تماس چرخ عقب با زمين در مختصات صندلي كه با انديس 1 مشخص مي شود، به شكل زير مي باشد.
مارتريسهاي تبدل مختصات به صورت روابط (18-4) مي باشند:
(18-4)
براي به دست آوردن ماتريس تبديل از مختصات صفر (مرجع) به مختصات 1 بايد ماتريسهاي فوق را در هم ضرب نماييم:
ماتريس تبديل از مختصات 1 به 0 معكوس ماتريس (19-4) مي باشد:
(20-4)
تصوير بردارهاي L و D در صفحه را كه به ترتيب با نمايش مي دهيم مي توان با استفاده از تبديل (20-4) بدست آورد:
(21-4)
(22-4)
در مرجع [1] ثابت شده است كه حداكثر سرعت مجاز صندلي چرخدار براي دور زدن حول دايره اي به شعاع r از رابطه (23-4) بدست مي آيد.
كه در آن به ترتيب تصوير بردارهاي و در صفحه از دستگاه مختصات مرجع مي باشند. با توجه به رابطه از رابطه هاي زير به دست مي آيد.
(24-4)
متغير را به صورت (25-4) معرفي مي كنيم:
(25-4)
با توجه به اينكه بردارهاي D و L در دستگاه مختصات صندلي بر هم عمودند در نتيجه در دستگاه مختصات مرجع نيز بر هم عمود خواهند بود، با استفاده از تعريف از رابطه (26-4) به دست مي آيد.
(26-4)
حال با استفاده از رابطه (23-4) و (24-4) الي (26-4) مي توان حداكثر سرعت صندلي چرخدار را در هر مسير دلخواه به گونه اي بدست آورد كه با توجه به شكل (3-4) پايداري حول محور x حفظ شود. به عنوان مثال حالت ساده مسير صاف بدون هيچگونه شيب را درنظر مي گيريم در نتيجه داريم:
با جايگذاري مقادير در رابطه (13-4) مقدار V بدست مي آيد.
كه دقيقاً منطبق بر مقدار بدست آمده از رابطه (16-4) مي باشد كه مستقيماً آنرا به دست آورده بوديم. حال بررسي كنترل حلقه بسته را ادامه مي دهيم:
4-4-بررسي كنترل حلقه بسته
براي كنترل حلقه بسته لازم است كه در ابتدا مدلي از صندلي چرخدار الكتريكي كه توسط انسان هدايت مي شود، ارائه كنيم. در اين مدل سعي داريم كه تابع شبكه اي براي صندلي چرخدار به دست آوريم كه خروجي آن موقعيت صندلي چرخدار و ورودي مسير مورد نظر استفاده كننده باشد. اين تابع شبكه شامل بلوكهاي زير مي باشد.
شكل (4-4): دياگرام بلوكي سيستم صندلي چرخدا الكتريكي با كنترل انسان
در مرجع [1] مدل تصميم گيري راننده به شكل زير معرفي شده است.
(27-4)
كه در اين رابطه اصلاح زاويه چرخهاي جلو و انحراف سيستم از مسير مورد نظر است. ضريبي وابسته به وضعيت فيزيولوژيكي و رواني راننده، زمان پاسخ راننده ميزان نماياني مسير و V سرعت صندلي چرخدار است.
تابع شكل موتورها در بخش (5) توضيح داده خواهد شد و خواهيم ديد كه به دليل زياد قطبهاي الكتريكي و مكانيك مي توان موتور را يك سيستم درجه اول فرض كرد:
(28-4)
تنها بلوك باقيمانده مدل انحراف صندلي چرخدار از مسير مستقيم، بر اساس زاويه انحراف چرخهاي جلو[2] است. با توجه به شكل (5-4) مي توان رابطه (29-4) رانوشت.
شكل (4-5): سينماتيك صندلي چرخدار تحت كنترل انسان
(29-4)
با فرض كوچك بودن زوايا مي توانيم روابط (29-4) را به شكل زير خطي نمائيم تا بتوانيم يك مدل خطي از سيستم ارائه كنيم.
(30-4)
با تعريف اپراتور به عنوان مشتق گير مي توانيم معادلات (30-4) را به شكل ماتريس بنويسيم.
با حل اين معادله ماتريسي براي با استفاده از روش كرامر خواهيم داشت:
كه در آن دترمينال ماتريس ضرايب است. با انجام محاسبات و بدست آوردن مقادير دترمينالها داريم:
با گرفتن تبديل پالاس ساده سازي خواهيم داشت:
حال دياگرام بلوكي شكل (5-4) را با جايگزيني مقادير ، مي توان به شكل زير ساده كرد.
شكل (6-4): دياگرام بلوكي كامل شده شكل (5-4)
مي بينيم كه با وجود هم ساده سازيهاي ممكن سيستم بسيار پيچيده است. بنابراين كنترل آن اگر بخواهد با شكلي جامع انجام گيرد، بسيار پيچيده مي شود به طوري كه بجز با يك سيستم ميكروپرسسوري كه بتواند اطلاعات رسيده از سنسورهاي مختلف را مورد تجزيه و تحليل قرار دهد. پياده سازي آن امكان پذير نخواهد بود.
درادامه انواع روشهاي موجود براي كنترل صندلي چرخدار الكتريكي مورد بررسي قرار گرفته است.
5-4-روشهاي كنترل صندلي چرخدار الكتريكي
1-5—4-كنترل كننده ها قابل تنظيم [3]
صندليهاي چرخدار الكتريكي را مي توان با روشهايي مبتني بر سيستمهاي آنالوگ و يا ديجيتال كنترل نمود. در مدارهاي ديجيتال ميكروكنترولرها هم خود صندلي و هم موتورها را كنترل مي كنند استفاده از ميكروكنترلرها كنترل قابل انعطافي كه وروديهاي مختلفي اعم از آنالوگ يا ديجيتال دارد را ممكن مي سازد.
معمولاً پارامترهايي كه مي توان آنها را تنظيم كرد عبارتند از حداكثر سرعت خطي، حداكثر سرعت وشتاب زاويه اي، شتاب و حركت ترمز و پارامترهاي فيلتر ورودي.
البته پارامترهاي فوق از طريق روشهاي آنالوگ نيز قابل پياده سازي است ولي مزيت عمده كنترولهاي ميكروپروسسوري امكان پياده سازي الگوريتم هاي ديناميك كنترل است. كنترل صندليهاي چرخدار الكتريكي با استفاده از روشهاي كنترل فيدبك دار بر پايه ميكرو پروسسورها بسيار بهبود يافته است. كنتر فيدبك دار عموماً استفاده مي شود تا سرعت مورد نظر استفاده كننده مستقل از شيب و ناهمواريهاي مسير به صندلي چرخدار اعمال مي شود. به عنوان مثال وقتي كاربر سرعت خاصي را مشخص مي كند سرعت صندلي چه در هنگام بالا رفتن از شيب و چه در هنگام پائين آمدن از آن تغيير نكند. براي انجام اين كار فرضهاي ساده كننده زير در نظر گرفته شده است.
- فقط نيروهاي عمودي به چرخهاي هدايت كننده جلو وارد مي شود.
- چرخهاي كوچك جلو به ميزان مساوي تحت بار هستند.
- مركز جرم مجموعه نسبت به صندلي ثابت است.
- چرخها نمي لغزند.
- تغييرات در شيب مسير، تدريجي است.
روشهاي كنترل فيدبك دار به خصوص اگر با ميكروكنترولر ساخته شوند استفاده از صندلي را براي شخص بسيار آسان مي كند. كافيست كه شخص سرعت و جهت را توسط يك جوي استيك و يا هر وسيله ورودي ديگري مشخص كند؛ ميكرو كنترولر سرعت و جهت فعلي را توسط سنسورها حس كرده و فرمانهاي مناسب را به موتورها براي رسيدن به سرعت و جهت مطلوب صادر مي نمايد.
يكي از مهمترين مسائل در كنترل ميكرو پروسسوري سيستمها مسأله نمونه برداري است كه عملكرد سيستم حلقه بسته را تحت تأثير قرار مي دهد. نمونه برداري سريع سيستم را همانند حالت پيوسته آنالوگ مدل مي كند و در نتيجه پاسخ مدل بسيار شبيه تر به پاسخ واقعي سيستم خواهد بود. فركانس نمونه برداري به دليل محدود بودن سرعت ميكروپروسسور، سنسورها و اعمال كننده ها[4] و همچنين نرم افزار، نمي تواند خيلي زياد باشد. پريود نمونه برداري برابر 0.01 ثانيه عموماً براي كنترل صندلي چرخدار الكتريكي معمولي كافي بوده و به راحتي قابل دستيابي است.
[1] – Center Of Gravity
[2] – Steering
[3]– Tunable Controller
[4] – Actuator
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.