بخشی از مقاله
چکیده
سیستم گوی و میله یک سیستم غیرخطی وناپایدار است که بعنوان یک نمونه کاربردی در آزمایشگاههای تحقیقاتی بعوان ابزاری جهت نمایش کارآمدی آلگوریتمهای کنترلی متفاوت بکار میرود .در این مقاله ما با استفاده ازتحقق سخت افزاری کنترلرهای کلاسیک از نوع lead وفازی با استفاده ازرویکرد استنتاج فازی سوگونو سعی بر آن نمودیم تا کارایی بهتر روشهای غیرمبتنی بر مدل را در پایدارسازی و کنترل سیستم گوی ومیله نشان دهیم. کلیه عملیات طراحی وشبیه سازی عملکرد کنترلر درمحیط MATLAB وSimulink به اجرارسید و ازطریق نوشتن یک کرنل زمان واقعی،امکان ارتباط محیط شبیه سازیMATLAB را از طریق کارتهای واسط DAQباعملگرها و سنسورهای سیستم دریک ساختار سخت افزار در حلقه برقرار نمودیم.
نتایج شبیه سازی دال بر عملکرد مناسب کنترلر فازی در مقایسه با کنترلر کلاسیک lead بود که با توجه به در اختیار داشتن پردازندههای سریع، پیاده سازی ساختار کنترل فازی در این طرح، بطور محسوسی زمان نشست و درصد فراجهش و همچنین خطای ماندگار سیستم کنترل شده در قیاس با ساختار متداول کلاسیک بهبود یافت. ضمنا کلیه نتایج شبیه سازی در آزمون سخت افزار در حلقه صحه گذاری شد.
-1مقدمه
سیستم گوی و میلهٌیکی از محبوب ترین و مهم ترین مدلهای آزمایشگاهی برای تفهیم عملکرد روشهای متداول کنترلی میباشد.سیستم گوی ومیله متعلق به مکانیزمهای زیر فعال است .اما همواره دو مشکل اصلی در همگام سازی کنترلر با سیستم گوی و میله وجود دارد که عبارتست از همگام سازی ساختار کنترلر باسازه گوی و میله و پاسخگو بودن سخت افزار با محدودیت در سرعت عملکرد و پاسخدهی، به نحوی که از ناپایدار شدن این سیستم جلوگیری کند. مشکل دوم نیز که در روشهای کنترل کلاسیک به چشم میخورد عبارتست از میزان غیر خطی بودن این سیستم.
درسالیان اخیر سیستمهای فازی نیز در حل مسائل و مفاهیم کنترلی درآزمایشگاههای پژوهشی کمک شایانی کردهاندکه نمونههایی از آن، در زمینه شبیه سازی نرم افزاری روشهای کنترلی فازی در مقالات[3,4,6,7]کنترل فازی گوی ومیله ملاحظه میشود.
دراین مقاله به دنبال آن هستیم تا نتایج پیاده سازی دو مکانیزم کنترلی کلاسیک - ازنوع - LEAD وفازی را دریک ساختار سخت افزار در حلقه مبتنی بر کنترل کامپیوتری درمحیط MATLAB را بررسی نمائیم . بدیهی است عملکرد موثر تری را که در ارتباط با بکارگیری کنترلر فازی در شبیه سازیهای نرم افزاری بررسی نمودهایم بصورت زمان حقیقی و در ساختار سخت افزار در حلقه »شکل « 1 صحه گذاری مینمائیم.
شکل .1 شماتیک سیستم گوی و میله در آزمون سخت افزار در حلقه
-2 معرفی مدل دینامیکی گوی و میله
شکل . 2 ساختار فیزیکی سیستم
همانند »شکل «2، یک گوی بر روی یک سطح قرار میگیرد، که در آن سطح گوی مجاز است با یک درجه آزادی ِبر روی امتداد آن سطح، حرکت کند. یک اهرم در انتهای سطح و طرف دیگر اهرم به یک سروو موتور گیربکس دارّمتصل شده است. با چرخش موتور سروو و زاویه گرفتن گیربکس، سطح به بالا و پایین حرکت میکند. هنگامی که زاویهی سطح از حالت افقی تغییر کند، گرانش باعث میشود که گوی به روی سطح جا به جا شود. برای این سیستم، کنترلری در نظر گرفته خواهد شد که موقعیت گوی قابل تغییر و کنترل باشد.
-3 معرفی پارامترهای سیستم
برای این مساله، ما فرض میکنیم که گوی روی سطح بدون لغزش میباشد و اصطکاک بین سطح و گوی ناچیز است
