مدل سازی دینامیکی و کنترل ردیابی حرکت پرتاب اوت در فوتبال

حرکت پرتاب اوت در فوتبال یکی از اصلی ترین و مهم ترین حرکات در مسابقات فوتبال است که به دفعات در این مسابقه تکرار می شود و حرکتی تاثیر گذار، پیشرفته و تکنیکی است. در این گزارش به بررسی و کنترل این حرکت می پردازیم. به منظور بررسی مفاصل بدن در پرتاب اوت فوتبال، ما مدل سه لینکی را که هر سه در یک صفحه حرکت می کنند، در نظر گرفته ایم. این مدل شامل تنه، بازو و ساعد است و با توجه به نوع حرکت پرتاب اوت، این سه لینک در دو بعد حرکت می کنند. این حرکت در 0.12 ثانیه انجام می گیرد. هدف اصلی این پژوهش طراحی یک سیستم کنترلی برای ردیابی این حرکت در فوتبال است. برای طراحی این سیستم، ما برای دستیابی به معادلات دینامیکی حاکم بر این حرکت، از معادلات لاگرانژ استفاده کردیم. با توجه به این که این معادلات غیر خطی بوده است، برای کنترل آن باید از یک روش غیر خطی استفاده نمود که در این گزارش از روش خطی سازی فیدبک استفاده شده و برای اطمینان از درستی کارکرد سیستم کنترلی از روش pid (تناسبی-انتگرالی- مشتقی) نیز برای کنترل مدل مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین مقدار گشتاور وارد شده به هر یک از لینک ها نیز محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد، حداکثر گشتاور وارده به مفصل لگن به مقدار قابل توجهی در این حرکت زیاد است که به دلیل کم بودن زمان و زیاد بودن شتاب این حرکت و همچنین سنگینی بالا تنه است.

Dynamic modeling and Tracking Control of Soccer Throw-in

The soccer throw-in movement is one of the main and most important movements in soccer matches that is repeated many times in this match and it is an effective, advanced and technical movement. In this research, we study and control soccer throw-in. In order to study the body joints in soccer throw-in, we considered a three-link model that all three moves on the same plane. This model includes the trunk, upper arm and forearm, and depending on the type of this movement, these three links move in two dimensions. This movement is done in 0.12 seconds. The main purpose of this research was to design a control system to tracking this movement in soccer. For designing this device, we used Lagrange’s equations to derive the governing dynamic equations of the system. Considering that these equations were nonlinear, a nonlinear method should be used to control it. In this report, the feedback linearization method is used and to ensure the correct operation of the system, the PID (Proportional-Integral-Derivative) is also used to control the model. The amount of torque applied to each link is also calculated. The results show that the maximum torque applied to the pelvis joint is significantly higher in this movement, which is due to the short time and high acceleration of this movement and also the weight of the upper limb.