بخشی از مقاله
چکیده
در اين مقاله يك كنترل كننده جديد بر پايه روش FEL براي كنترل سيستم سروالكتروهيدروليك با وجود شار غير خطي و اصطكاك داخلي ارائه شده است. در اين رهيافت جديد كنترل كننده بر پايه تركيب يك كنترل كننده كلاسيك PD و يك كنترل كننده هوشمند فازي است. اين تكنيك جديد توانايي خوبي در كنترل عملكرد و پايداري آن داشته است. شبيه سازي انجام گرفته در محيط مطلب - MATLAB - به همراه نتايج آن ارائه شده است.
١- مقدمه
با پيدايش تكنولوژي هاي جديد در دهه هاي اخير سيستم سروالكتروهيدروليك در پهنه وسيعي از كاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار گرفته است كه ميتوان به سيستم تعليق فعال و كنترل صنعتي و همچنين در هواپيماهاي تجاري، ماهواره ها، سيمولاتورهاي پرواز، كنترل توربين و بي شماري از كاربردهاي نظامي به دليل توانايشان در گشتاور بالا و دست يابي به پاسخ سريع و دقت بالا در عملكرد شان مي توان اشاره كرد
كنترل سيستم سروالكتروهيدروليك در دو كلاس مورد بررسي قرار گرقته اند: ١- كنترل موقعيت ٢- كنترل سرعت يا گشتاور. بنابراين تكنيك هاي كنترلي بسياري براي آن در چند دهه اخير معرفي شده اند. در]٣[ كنترل كننده غير خطي كه با استفاده از روش خطي سازي فيدبك كه محاسبات رياضي و طراحي كنترل كننده در اين روش پيچيده است، معرفي شده است. جزئيات كاملتر ازديگر تكنيك هاي كنترلي در ]٨,٧,٦,٥,٤[ آمده است.
تمامي حركت انسان بر مبناي سيستم عصبي مركزي انجام ميشود كه به عنوان موتور كنترل كننده در علم فيزيولوژي عصبي شناخته ميشود . در مقايسه با اين موتور كنترلي كه در ذهن انسان شكل ميگيرد روبات هاي انسان نما يا فرايندهاي ديگر كه تحت كنترل ميباشند اصلا نمي توانند به سهولت موتور كنترل انساني، وظيفه خود را انجام دهند كه اين موضوع به خاطر وجود نقض در سنسورها و غير دقيق بودن آن ها و همچنين تاخيرهايي است كه به صورت ذاتي در سيستم موجود است و يا بعضا ناشي از فرآيند كنترل ميباشد . با توجه به سيستم آموزشي كه ذهن در تقابل با پديده بوجود ميآيد و همچنين انجام بسياري از كارهاي كنترلي كه ذهن بر اساس همين سيستم انجام ميدهد، ايده هاي اوليه آموزش برگشتي بر مبناي خطا شكل گرفت.
اين ساختار ]٩[ توسط دانشمند ژاپني Kawato مطرح شد و به خاطر استفاده از خطا در آموزش معكوس فرآيند، آموزش پسخورد خطا نام گرفت. بهر حال روش معرفي شده در امر كنترل سيستم بسيار مناسب بوده است.
اين مقاله به فرم زير سازمان داده شده است: در بخش ٢ شماتيك و مدل رياضي غير خطي سيستم سروالكتروهيدروليك توصيف شده است. در بخش ٢ -١ معرفي روش و نمايش شماي كلي آموزش پسخور خطا. در بخش ٢-٢ نتايج شبيه سازي شده بيان شده است و در بخش ٣، بخش نتيجه گيري است.
٢- توصيف سيستم
شكل ١: شماتيك ديناميك سرعتي سيستم سروالكتروهيدروليك
شماتيك مربوط به ديناميك سرعت سيستم سروالكترهيدروليك در شكل - ١ - نمايش داده شده است.قسمت هاي اصلي اين سيستم عبارتند از: ١- منبع انرژي الكتريكي، ٢- اكومولاتور، ٣ - شير شارژ، ٤-فشارسنج، ٥ - فيلتر، ٦- شير الكتريكي دو حالته، ٧- موتور هيدروليكي، ٨ - دستگاه اندازه گيري سرعت، ٩- كامپيوتر كنترل كننده و ١٠ - مبدل ولتاژ به جريان. مطابق قانون كنترلي طراحي شده كامپيوتر يك ولتاژ كنترلي توليد نموده كه توسط مبدل به جريان تبديل شده و باعث جابجايي شير الكترو هيدروليكي شده و با كمك آن ميتوان آن فشار هوا را جهت تنظيم سرعت موتور تنظيم نمود .
همچنين اين سيستم الكتروهيدروليكي با روغن نيز ميتواند كار كند. دربحث كنترلي ميتوان جهت چرخش موتور را در يك جهت فرض كرد، يعني ٠> ١x و اين يك فرض واقعي است. بنابراين ديگر لزومي ندارد كه جابجايي شير نيز دو جهته باشد. بنابراين ٠>٣x است، يعني در حالت طبيعي ٠=٣x و در حالت گردش ٠>٣x مي باشد.
بنابراين معادلات فضاي حالت با بكارگيري قانون دوم نيوتن براي حركت چرخشي شفت موتور به صورت زير داده شده است:
شكل ٢: آموزش پسخورد خطا
الگوريتم آموزش پسخورد خطا از دو بخش تشكيل شده است: در بخش اول، سيگنال هاي ورودي در يك كنترل كننده مسير پيشرو خورانده شده اند تا اينكه خروجي هاي را بوجود آورند. در بخش دوم، بردار خروجي كنترل كننده قراردادي، uCFC بعنوان خطا براي پس انتشار از راه كنترل كننده مسير پيشرو درنظر گرفته شده اند. در شكل - ٢ - uT ورودي سيستم، u F بردار خروجي كنترل كننده مسير پيشرو و uCFC و بردار خروجي كنترل كننده پسخورد ميباشد. بيشتر از كنترل كننده PID يا PD براي كنترل كننده پسخورد در شيوه آموزش خطا پسخورد استفاده شده است. تنها ملاك سنجش براي بدست آوردن بهره در كنترل كننده پسخورد، پايداري سيستم ميباشد.
در شكل - ٣ - شماتيك كلي كنترل سيستم سروالكتروهيدروليك با يك كنترل كننده فازي با استفاده از آموزش پسخورد خطا نشان داده شده است.
شكل ٣: شماتيك كنترل كننده با روش آموزش پسخورد خطا براي سيستم سروالكتروهيدروليك
در مسائل رگولاسيون، مقدار هدف صفر ميباشد . اين سيگنال ورودي خوبي براي كنترل كننده فازي نميباشد. ازاينرو ما از ساختاري كه در شكل - ٣ - استفاده كرده ايم، در اين ساختار كنترل كننده مسير پيشرو - كنترل كننده فازي - خطاها را بعنوان ورودي ميپذيرد.
