بخشی از مقاله
چکیده - نیروسنج یک ابزار صنعت اتومبیل است که برای آزمایش موتور و عملکرد آن استفاده می شود. از این آزمایش ، اطلاعات موتور مانند توان، گشتاور برای طراحی و تحلیل موضوع بدست می آید. نیروسنج با ترمزهای جریان گردابی در نظر گرفته شده است زیرا موثرتر و قابل کنترل پذیرتر است. در این مقاله معادلات فضای حالت بدست آمده از این سیستم به صورت تابع تبدیل در نظر گرفته شده است.
هدف طراحی کنترل کننده PID و کنترل کننده LQR برای این سیستم به طوری است که مشخصات پاسخ پله مطلوب بدست آیند. الگوریتم بهینه سازی توده ذرات فازی بهبود یافته - IFPSO - پارامترهای کنترل کننده را طوری بدست می آورد تا پاسخ پله بهینه بدست آید. در الگوریتم پیشنهادی ، هر ذره به صورت دینامیکی ضریب اینرسی خود را بر طبق بهترین حافظه ذره با استفاده از مدل فازی غیر خطی تنظیم می نماید. عملکرد الگوریتم IFPSO با الگوریتم بهینه سازی توده ذرات و الگوریتم ژنتیک در اصطلاحات دقت و سرعت همگرایی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی موثر بودن روش پیشنهادی را نشان می دهد.
-1 مقدمه
پس از ارزیابی عملکرد IFPSO نتایج شبیه سازی موثر بودن این روش و تابع هزینه پیشنهادی را نشان داده اند. در این مقاله ابتدا معادلات سیستم و نحوه طراحی کنترل کننده PID و LQR برای سیستم نیروسنج ترمز با جریان گرابی بیان شده سپس ایده اصلی الگوریتم PSO و IFPSO مطرح می شود. سرانجام نتایج شبیه سازی بررسی شده و مورد تحلیل قرار گرفته است.
-2 معرفی صورت مسئله
-1-2 مدل سیستم نیروسنج ترمز با جریان گردابی
نیروسنج یک ابزار وسایل نقلیه موتوری است که برای آزمایش عملکرد موتور به کار می رود. دو نوع از این آزمایش موتوری وجود دارد: .1 آزمایش ترمزهای ثابت ، که برای بدست آوردن انتشار سوخت و موتور استفاده می شود. .2 آزمایش ترمزهای بیشینه که برای بدست آوردن قدرت موتور و بیشینه گشتاور به کار می رود. نیروسنج ترمزهای گردابی از جریان گردابی برای تولید نیروی ترمز استفاده می کنند. جریان گردابی خود جریان تولیدی در هادی وقتی که شار مغناطیسی تغییر می کند می باشد.
-2-2 طراحی سیستم
برای اینکه یک سیستم تک ورودی تک خروجی با نیروی ترمزی به عنوان خروجی آن و جریان به عنوان ورودی ساخته شود. یک طراحی سیستم ساده که نشان دهنده نیروسنج ترمزهای گردابی است در شکل 1 نشان داده شده است. آهنی وجود دارد 1 - سانتی متر ضخامت و 10 سانتی متر شعاع - که با سرعت RPM 3000 به صورت ثابت دوران می کند.
در طرف راست شکل ، جریان از میان سیم مسی عبور می کند که با مدولاسیون پهنای باند - PWM - با استفاده از مدار [6] SG3525A کنترل می شود. جریان الکتریکی به یک سیم پیچ با هسته آهنی 2.5 - سانتی متر ضخامت و 3 سانتی متر قطر - شارش می یابد. جریان از میان سیم پیچ و میدان مغناطیسی تولید شده عبور می کند. میدان مغناطیسی میدان الکتریکی و جریان گردابی حول صفحه را تحریک می کند. به عنوان یک نتیجه ، نیروی ترمزی از بردار متقاطع بین میدان مغناطیسی و جریان گردابی ساخته می شود.
-3-2 کنترل کننده PID
کنترل کننده PID برای بهبود پاسخ دینامیکی سیستم استفاده می شود. به طوریکه خطای حالت ماندگار را کاهش یا بر طرف نماید. این کنترل کننده شامل پارامترهای مشتق گیر ، انتگرال گیر و تناسبی می باشد. تابع تبدیل کنترل کننده PID بدون در نظر گرفتن فیلتر مشتقگیر به صورت معادله - 6 - و با در نظر گرفتن فیلتر مشتقگیر به صورت معادله - 7 - می باشد.
-4-2 کنترل کننده LQR
کنترل کننده تنظیم کننده مربعی خطی - LQR - بر اساس روش طراحی بهینه در تئوری کنترل بنا شده است. این روش با استفاده از طراحی سیستماتیک و برخی از خواص مفید سیستم ها از عملکرد مناسب و توانمندی بالایی برخوردار است. کنترل کننده LQR با فرض این که سیستم خطی است با استفاده از یک کنترل فیدبک حالت بهینه به کنترل سیستم می پردازد.
