Esnek paralel kol mekanizmasının kontrolü
Control of compliant parallel arm mechanism
Yazar: AYŞE TEKEŞ
Danışman: Y.DOÇ.DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ ; Y.DOÇ.DR. ÜMİT SÖNMEZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Sistem Dinamiği ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalısmada, belirlenen görevleri yerine getirmesi için; esnek paralel kolmekanizmasının kontrolü arastırılmıstır. Küçük deformasyona sahip esnek kollumekanizmalar mekanizma tasarımında, yaygın olarak hassas cihazlarda; özelliklehassas ölçüm yapan sensörlerde bulunur. Çok esneyen paralel kollu mekanizmalarMEMS'lerde tarak yapısına sahip sürücülerinin süspansiyon sistemi olarak kullanılır.Esnek kol mekanizması, baslangıçta paralel, büyük deformasyona sahip iki adet elastikkiris ve bir adet rijid çubuktan olusur. Bu mekanizma manyetik bir sürücü tarafındanhareket ettirilmektedir. Mekanizmanın kinematik sentezi, lineer olmayan vematematiksel kesin çözüm veren Elastika teorisini kullanılarak incelenmistir.Mekanizmanın dinamik cevabı zamanla degisen manyetik kuvvet girisi altında eldeedilmistir. Hareketin lineer olmayan denklemleri Runge-Kutta metodları kullanılaraknümerik olarak çözülmüstür. Simülasyon sonuçları rijid kolun atalet momenti ve sönümkuvvetlerinin ilave edilmesi ile bulunmustur. Esnek çubukların yük-deformasyonkarakteristigi; lineer olmayan, nötür ekseni uzamayan, matematiksel kesin kirisdenklemi kullanılarak elde edilen normalize yük- normalize esneme egrilerine yüksekdereceden polinom giydirilmesiyle elde edilmistir. Polinomsal yük deformasyon egrileriaynı zamanda lineerlestirilmis parçalı sistem sertligini hesaplamada kullanılırlar. PIDgibi kabul edilir kontrolcüler belirli bir yörünge için konum ve hız kontrolünübasarmak için tasarlanmıstır. Bükülgen paralel kol mekanizması için yörünge kontrolübu çalısmada incelenmistir.Anahtar Kelimeler: Bükülgen Mekanizmalar, paralel kol mekanizmaları, esnekmekanizma dinamigi, nonlineer yayın kontrolü ve yörünge kontrolü

Abstract:
In this study control of a compliant parallel arm mechanism for specific tasksare investigated. Small deflecting flexible parallel arm mechanisms arecommon in instrument design and often used for precision measurements.Large deflecting parallel arm mechanisms are found usage in MEMS as asuspension of comb drives.Compliant parallel arm mechanism consists of twolarge deflecting initially straight cantilever beams and a rigid coupler andactuated by a magnetic force drive. The kinematic synthesis of mechanismhas been studied using mathematically exact nonlinear Elastica theory.Mechanism dynamic response is obtained under time varying magnetic forceinput. Nonlinear equation of motion is solved numerically using Runge-Kuttamethods. Simulation results have been obtained by including translationalinertia of rigid coupler and damping forces. Load deflection characteristic offlexible beams are represented by polynomial curve fits obtained fromnonlinear inextensible exact beam theory are used as the nonlinear lumpedsystem stiffness.Compliant parallel arm mechanism might be used fordifferent purposes either in macro scale or micro scale depending on specifiedtask. It might be used as an indexing mechanism or a dwell mechanism if therigid coupler could be positioned at specified points at specifiedtimes.Conventional controllers such as PID controllers are designed toachieve position control for specific trajectory. Trajectory simulation resultsfor the compliant parallel arm mechanism are presented using linear andnonlinear spring stiffness.Key words: Compliant mechanisms, parallel arm mechanisms, dynamics ofcompliant mechanism, control of nonlinear springs and trajectory control.