Date of Award

4-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Mechanical Engineering (MSME)

Department

Mechanical Engineering

First Advisor

Dr. Tariq Darabseh

Second Advisor

Dr. Farag Khalifa Omar

Abstract

The literature lacks data on the reliability of 3D models created by Autodesk Inventor software and imported to MATLAB Simulink software in comparison to mathematically generated models. In this contribution, a two-link rigid-flexible manipulator modelled in two different methods was demonstrated, one of which is using Lagrange equations and Finite Element Method to generate a mathematical model of the manipulator, and the other is creating a 3D model with the aid of Autodesk Inventor then import to MATLAB Simulink, both models were subsequently controlled by three types of controllers, conventional PID controller, LQR controller, and LQG controller. The research demonstrated the performance of the two models with response to the three types of controllers. Achieved results have proven that the Autodesk Inventor is considered a reliable tool for modelling mechanical systems. Results have also confirmed that modern controllers, i.e., LQR and LQG controllers perform much better than conventional PID controllers with regards to the manipulator movement. The implementation of Autodesk Inventor along with MATLAB Simulink indicates that the Autodesk Inventor can be considered as an instrumental tool for designers and engineers. The results enable future developments in the frontier area of robotics and mechanical systems, where sophisticated models could be generated by Autodesk Inventor instead of being modelled mathematically which will benefit engineers and designers by saving time and effort consumed in modelling using mathematical equations, and by reducing the potential errors associated with such modelling techniques

Comments

إن عدد البحوث التي تحتوي على بيانات حول موثوقية النماذج ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها بواسطة برنامج Autodesk Inventor والتي يتم تصديرها فيما بعد إلى برنامج MATLAB Simulink قليل مقارنة بالنماذج التي تم إنشاؤها رياضي ا. في هذه المساهمة، تم عر ض مناو را صلب ا مرن ا ثنائي الارتباط تم تصميمه بطريقتينمختلفتين، إحداهما تستخدم معادلات لاجرانج وطريقة العناصر المحدودة لإنشاء نموذج رياضي للمعالج، أما الطريقة الأخرى فقد تمت من خلال إنشاء نموذج ثلاثي الأبعا د للمناور باستخدام برنامج Autodesk Inventor إلى MATLAB Simulink . تم التحكم في كلا النموذجين لاحق ا بواسطة ثلاثة أنواع من وحدات التحكم ، وحدة تحكم PID التقليدية، وحدة تحكم LQR ، ووحدة تحكم LQG أظهر البحث أداء النموذجين بالاستجابة لأنواع المتحكمات الثلاثة. كما أثبتت النتائج المحققة أ ن Autodesk Inventor يعتبر أداة موثوقة لنمذجة الأنظمة الميكانيكية. أكدت النتائج أي ضا أن وحدات التحكم الحديثة، أي وحدات التحكم LQR و LQG تعمل بشكل أفضل بكثير من وحدة التحكم PID التقليدية فيما يتعلق بحركة المناور. يشير استخدام برنام ج Autodesk Inventor جنب ا إلى جنب مع برنامج MATLAB Simulink إلى أنه يمكن اعتبار برنامج Autodesk Inventor أداة مفيدة للمصممين والمهندسين. تتيح النتائج فرصة للتطورا ت المستقبلية في كل من مجا ل الروبوتات ومجالات الأنظمة الميكانيكية بشكل عام، حيث يمكن إنشاء نماذج متطورة أو معقدة التركي ب بواسطة برنامج Autodesk Inventor بدلا من تكوين نموذج باستخدام الطرق الرياضية المتعارف عليها في نمذجة هذه التركيبات الميكانيكية، مما سيفيد المهندسين والمصممين من خلال توفير الوقت والجهد المبذولين في النمذجة باستخدام المعادلات الرياضية، ومن خلال تقليل الأخطاء المحتملة المرتبطة بتقنيات النمذجة هذه ۔

Download
COinS