تولید مسیر بهینه با هدف حذف نوسانات باقی‌مانده انتقال اجسام معلق بر مبنای الگوریتم برنامه‌ریزی پویا

حذف نوسانات باقی‌مانده فرآیند انتقال اجسام معلق در حوزه حمل‌ونقل کاربرد فراوانی دارد. در مطالعات گذشته روش‌های کنترلی متعددی به‌منظور کاهش نوسانات اتخاذ شده است. عدم مدل‌سازی دینامیکی دقیق، به‌کارگیری تجهیزات سنسوری و هزینه‌های بالای طراحی سیستم‌های کنترلی تا حدی کارآیی این روش‌ها را کاهش داده است. در مطالعه حاضر، مسیر بهینه انتقال جسم با هدف حذف نوسانات انتهایی با استفاده از الگوریتم برنامه‌ریزی پویا تولید می‌شود. الگوریتم بهینه‌سازی برنامه‌ریزی پویا یک روش محاسباتی است که با تجزیه مساله به چندین زیرمساله، یک مسیر بهینه را به‌صورت بازگشتی از توالی تصمیمات کوچکتر طراحی می‌کند. علاوه‌بر الگوریتم پیشنهادی، روش شکل‌دهی ورودی نیز برای تولید مسیر بهینه به‌ کار گرفته شد. در این روش با اعمال دنباله‌ای از ضربات به یک مسیر دلخواه انتقال و تولید مسیر مطلوب، نوسانات باقی‌مانده کاهش می‌یابد. شبیه‌سازی مسیرهای بهینه در نرم‌افزار ادمز پیاده‌سازی شده است. با توجه به نتایج شبیه‌سازی، به‌دلیل عدم قطعیت‌های موجود در مدل‌سازی دینامیکی و در نتیجه ایجاد خطا در محاسبه پارامترهای اساسی روش شکل‌دهی ورودی، الگوریتم برنامه‌ریزی پویا برای انتقال‌های سریع در سیستم‌های غیرخطی پیشنهاد می‌شود. در بخش آزمایشگاهی نیز با اتصال یک آونگ به مجری نهایی ربات، میزان نوسانات در انتهای انتقال و مدت ‌زمان اتمام نوسانات اندازه‌گیری شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داده است با پیاده‌سازی الگوریتم برنامه‌ریزی پویا، نوسانات باقی‌مانده در انتهای فرآیند انتقال، کاهش بیشتری دارد. علاوه‌ بر این، مدت ‌زمان لازم برای توقف کامل نوسانات جسم در این الگوریتم به اندازه تقریباً 2 ثانیه نسبت به مسیر دلخواه و 1 ثانیه نسبت به روش شکل‌دهی مسیر کاهش یافته است.

Optimal Trajectory Generation to Residual Vibration Reduction of Transport Process based on Dynamic Programming Algorithm

Residual vibrations suppression of suspended payload transporting has numerous applications in the field of transporting. In previous studies, many control methods have been applied to reduce vibrations. Imprecise dynamic modeling, using sensor equipment, and highcost designing of control systems decrease the performance of these methods. In the present study, an optimal trajectory of payload transport by dynamic programming algorithm is generated to reduce the residual swing. Dynamic programming algorithm is a computational technique by which breaking the problem down into subproblems, an optimal trajectory recursively is executed with the sequence of subdecision. In addition, input shaping method is applied to create the optimal trajectory. In this technique, the residual vibration is reduced by convolving an impulse sequence with a transport trajectory and consequently a desired trajectory creating. The simulation of optimal trajectories has been done in EDMS software. Regarding to the uncertainty of the dynamic modeling to which result error computational in input shaping technique, the dynamic programming algorithm is suggested for rapid transport of nonlinear systems. Experimental simulation section is carried out with connecting the pendulum to a robot to measure the vibration in ending of the transport and the time needed after swing stopping. Finally, the simulation results showed that the dynamic programming implementation leads to the reduction of the residual swing in the ending of the transport more than the prior method. Besides, the time needed for stop swing is 2 seconds lower than polynomial trajectory and 1 second lower than input shaping.