شبیه‌سازی و پیاده‌سازی آزمایشگاهی کنترلر شبه لغزشی روی سیستم پاندول معکوس برای تاب به وضعیت قائم در حین تثبیت موقعیت

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه اصفهان، اصفهان

4 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و هوا-فضا، دانشگاه ایالتی نیویورک، بوفالو، امریکا

doi
چکیده

شبیه‌سازی و پیاده‌سازی آزمایشگاهی کنترلر شبه لغزشی روی سیستم پاندول معکوس برای تاب به وضعیت قائم در حین تثبیت موقعیت پاندول معکوس یکی از سیستم‌های پرچالش از نظر دینامیکی و کنترلی است و به‌همین دلیل جهت برآورد کارآیی کنترل‌کننده‌های جدید مورد توجه است. پیچیدگی مسأله وقتی افزوده می‌شود که در مورد به‌حالت قائم درآوردن پاندول از وضعیت تعادل پایینی بحث شود. این سیستم، سیستمی غیرخطی و کم‌عملگر است و این خاصیت‌ها چالش‌های بزرگ کنترلی محسوب می‌شوند. به‌همین دلیل استفاده از کنترل‌کننده‌های متداول برای این سیستم مناسب نیست. البته این سیستم از حیث کنترل‌پذیری با وجود یک ورودی دارای شرایط لازم می‌باشد. در این تحقیق یک کنترل‌کننده دو مرحله‌ای بر پایه انرژی سیستم به‌منظور حرکت پاندول از تعادل پایینی به‌سمت تعادل ناپایدار بالایی و حفظ آن در این نقطه ارائه شده‌است. در این کنترل‌کننده، انتقال از قسمت غیرخطی به قسمت خطی توسط یک مسیر لغزشی پایدار انجام می‌شود. استفاده از این مسیر لغزشی به‌جای انتقال مستقیم، هزینه کنترلی سیستم برای پایدارسازی را کاهش داده و گذری هموار از قسمت غیرخطی به خطی ایجاد می‌کند. این گذر هموار امکان موفقیت کنترل‌کننده در شرایط مختلف را نیز فراهم می‌کند. نتایج شبیه‌سازی و تست‌های عملی نیز این موضوع را تایید می‌نمایند.