طراحي سامانه حركت ساز مدل پيش بين فازي زمان واقعي

Real time fuzzy model predictive motion cueing design

تلاش ها در ايجاد حس حركت واقعي تر به سمت طراحي سامانه هاي حركت ساز با مدل هاي سينماتيك معكوس غيرخطي سامانه هاي حركتي گرايش يافته است. اين رويكرد به علت ضرورت كاربرد حل زمان واقعي سبب پيچيدگي محاسباتي مي شود. اجابت خواسته هاي مسئله، نيازمند بهره گيري از روش هاي محاسباتي كارآمد با سرعت و دقت بالا، بدون بروز وقفه در عملكرد سامانه حركتي در كاربردهاي زمان واقعي است. سيستم هاي فازي به عنوان بخش مهمي از سيستم هاي محاسباتي نرم، قابليت مدل سازي فرايندهاي غيرخطي با ويژگي هاي سرعت محاسباتي بالا با دقت لازم و سادگي در پياده سازي مي باشند. در اين مقاله از سيستم فازي تاكاگي - سوگنو - كانگ با قابليت تقريب مدل غيرخطي آني با تركيب فازي مجموعه مدل هاي خطي براي تقريب سينماتيك معكوس سامانه حركتي استفاده شده است. همچنين سكوي 6 درجه آزادي استوارت به عنوان رايج ترين سامانه حركتي در شبيه سازهاي پرواز در نظر گرفته شده و سامانه حركت ساز افزوده حس حركتي انسان همراه با سينماتيك معكوس فازي سامانه حركتي برپا شده است. مدل حركت ساز حاصل با رويكرد كنترل مدل پيش بين زمان واقعي با هدف رديابي حس حركتي خلبان وسيله واقعي، حل و نتايج حاصل با مدل حركت ساز غيرخطي سينماتيك معكوس سامانه حركتي مقايسه شده است. نتايج شبيه سازي نشان دهنده كيفيت مطلوب روش پيشنهادي از نظر حركت محدودتر و هموارتر عملگرها بوده و به عنوان جايگزيني مطمئن در كاربردهاي زمان واقعي حركت ساز پيشنهاد مي شود.

Endeavor achieving as much as realistic perception of motion in motion cueing design are shifted towards utilizing the general nonlinear models of the motion systems. However, this approach is computationally more demanding. Hence, using efficient computational algorithms are essential to fulfill the requirements of high computing speed and accuracy without any interruption in real-time operations. Takagi - Sugeno fuzzy system as a major sector of soft computing characterized by effectively dealing with nonlinear processes, high computational speed, and easy implementation is used to approximate the nonlinear inverse kinematic of the motion system model by fuzzy interpolation of the set of linear sub models. The augmented linear parameter varying motion cueing model is constructed incorporating the fuzzy approximated inverse kinematics of the motion system along with the human perception of motion. The complete motion cueing model is computed using real-time model predictive control approach considering all physical constraints. The results of simulation show remarkable improvements in terms of less and smooth movements of actuators, hence much efficient use of motion system’s workspace compared to its general nonlinear counterpart, which reveals an effective alternative in real-time applications.