پروژه متلب طراحی کنترل مقاوم مبتنی بر لیاپانوف برای گوی معلق مغناطیسی
(پروژه با گزارش کامل مناسب برای پروژه پایانی)
امروزه سیستم گوی معلق مغناطیسی دارای کاربردهای مهمی در بسیاری از سیستم های مهندسی می باشد. از جمله کاربردهای عملی این سیستم می توان به قطارهای مسافربری مغناطیسی پرسرعت، یاتاقانهای با اصطکاک کم، طرحهای شناور تونل باد، ایزولاسیون ارتعاشات ماشین آلات حساس، شناورسازی فلزات مذاب در کوره های القایی و … اشاره نمود. این نوع سیستمها معمولا بصورت حلقه باز ناپايدار بوده و توسط معادلات دیفرانسیل شدیدا غیر خطی توصیف می گردد. حضور عدم قطعیت هایی همچون دینامیک های مدل نشده، عدم قطعیت های پارامتری و اغتشاشات خارجی، طراحی کنترل کننده های پسخوردی با کارایی بالا بمنظور تنظیم موقعیت جسم شناور در این سیستم را با چالشی اساسی مواجه می نماید. لذا ارائه یک طرح کنترلي برای غلبه بر مسایل فوق با استفاده از تئوری تقریب زننده های جامع[۱] مسئله ای در خور توجه می باشد.
[۱]Universal Approximator Theory
در این پروژه، کنترل مود لغزشی به دلیل مزایایی که برای آن ذکر شد، مبنای تحقیق قرار گرفت. در این تحقیق سعی بر این بود تا نه تنها مزایای این روش کنترل مورد استفاده قرار گیرد، بلکه معایب ذکر شده برای آن نیز تا حد زیادی مرتفع گردد. در این راستا، طراحی کنترل خطی سازی فیدبکی برای سیستم معلق مغناطیسی ، طراحی کنترل کنترل کننده بک استپینگ برای سیستم گوی معلق مغناطیسی و طراحی کنترل کننده تطبيقي مقاوم مبتنی بر تکنيک تقريب توابع برای سیستم معلق مغناطیسی مورد تحقیق واقع شد و سه کنترل کننده را در این پایان نامه طراحی نموده ایم.
ابتدا کنترل کنند خطی سازی فیدبکی را طراحی نمودیم ، اگرچه خطی‌سازی با فیدبک روشی جذاب و قانونمند را برای کنترل سیستم‌های غیرخطی ارائه میدهد، اما در عرصه عمل از دو محدودیت اساسی رنج می‌برد. محدودیت اول ناشی از لزوم داشتن مدلی کاملا دقیق از سیستم است ، تا حذف ترمهای غیرخطی با دقتی کامل صورت گیرد. محدودیت دوم از آنجا ناشی می‌شود که بکارگیری این روش به ارضای شرایطی همچون اینولتیو بودن، وجود درجه نسبی مشخص وابسته است . در فصل سوم این پروژه نگاهی اجمالی به روش خطی‌سازی با فیدبک داشتیم. در فصل چهارم روش گام به عقب که یکی از روش های کنترلی مقاوم می باشد مورد بررسی قرار گرفت. این کنترل کننده همانند روش های مدل لغزشی و دیگر روش های مقاوم، در برابر اغتشاشات و تغییر پارامتر ها و همچنین نویزهای مزاحم کاملا مقاوم می باشد. دلیل کارایی بالای این روش سادگی طراحی و طراحی گام به گام آن است و همچنین نسبت به مد لغزشی از نظر نداشتن چترینگ برتری دارد. این روش به طور گسترده در سیستم های گونانون غیر خطی مورد استفاده قرار می گیرید اما مشکل این کنترل کننده همانطور که نتایج حاصل از شبیه سازی به وضوح نشان می دهد، این است که علی رغم تغییرات همزمان و بالای ولتاژ ورودی و مقاومت بار مبدل، کنترل کننده دارای خطای حالت ماندگار صفر بوده و همچنین پاسخ دینامیکی سریعی نیز دارد که برای برطرف کردن این مشکلات در ادامه و در فصل پنجم طراحی کنترل کننده تطبيقي مقاوم مبتنی بر تکنيک تقريب توابع برای سیستم معلق مغناطیسی مورد تحقیق واقع شد. سیستم طراحی شده در مقابل تغییرات آرام در سیستم و همچنین خطاهای مدل سازی پاسخ مناسب می دهد با روش کنترل تطبیقی می‌توان قوانین کنترلی را به گونه‌ای با تغییر شرایط تطبیق داد که سیستم پایدار شود و نیازی به دانستن بازه کاری سیستم و یا میزان خطای پارامترها نیست.
۱- طراحی کنترل کننده MFC برای سیستم گوی معلق مغناطیسی
۲- طراحی کنترل کننده IMC برای سیستم گوی معلق مغناطیسی
۳- طراحی کنترل کننده بک استپینگ تطبيقي گوی معلق مغناطیسی با بکارگیری سری لاگو بمنظور تخمین عدم قطعیت
۴-طراحی کنترل کننده رگرسور آزاد برای سیستم گوی معلق مغناطیسی
Design of a Novel Fuzzy Sliding-Mode Control for Magnetic Ball Levitation System
Abstract
This paper presents the design of a novel fuzzy sliding-mode control (NFSMC) for the magnetic ball levitation system. At first, we examine the nonlinear dynamic models of the magnetic ball system, where the singular perturbation method is used. Next, we address the design schemes of sliding mode control (SMC) and traditional fuzzy sliding-mode control (FSMC), where two kinds of FSMCs are introduced. Then we provide the design steps of the NFSMC, where the Lyapunov stability analysis is also given. Finally, a magnetic ball levitation system is used to illustrate the effectiveness of the proposed controller.
لطفاً براي ارسال دیدگاه، ابتدا وارد حساب كاربري خود بشويد