IR
۴۲۵۲پ
فارسی
IR
کنترل موقعیت پاندول معکوس با سیلندر پنوماتیکی
[پایان‌نامه]
Control of a cart inverted pendulum with pneumatic actuation
/سعید فردی پاکدهی
: مهندسی مکانیک
، ۱۳۹۹
۱۰۱ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک- طراحی کاربردی
۱۳۹۹/۱۲/۰۱
صنعتی سهند
سیستم آونگ معکوس شبیه‌ساز دینامیک و چالش‌های کنترلی برخی از سیستم‌ها و دستگاه‌های پیچیده‌تر می‌باشد .کنترل آونگ معکوس به‌این‌علت که این سیستم دارای دینامیکی زیرتحریک ، غیرخطی و ناپایدار است، چالش‌برانگیز بوده و یکی از مسائل کلاسیک کنترل می‌باشد .در کنار دینامیک غیرخطی آونگ معکوس، دینامیک عملگر ارابه هم می‌تواند بر معادلات دینامیکی کل سیستم تأثیرگذار باشد .محرک یا عملگر سیستم موردمطالعه در این تحقیق یک سیلندر پنوماتیکی بدون میل پیستون است .با استفاده از سیلندر پنوماتیک به‌عنوان محرک یا عملگر سیستم، معادلات دینامیکی سیستم پاندول معکوس پیچیده‌تر خواهد شد .البته با این نوع از عملگرها نیز چالش کنترلی سیستم دوچندان خواهد شد، چون سیستم‌های پنوماتیکی دارای معادلات دینامیکی غیرخطی دوبخشی با نامعینی‌های پارامتری و ساختاری می‌باشند .در این تحقیق ابتدا سعی شده تا مروری کلی بر مقالات و تحقیقاتی که بر روی سیستم‌های مشابه انجام‌شده مورد بررسی قرارگرفته و معادلات کلی سیستم جمع‌آوری و استخراج گردند .در این راه حتی موارد نامعینی‌های ساختاری عملگرهای پنوماتیکی چون اصطکاک نیز با دقت بیشتری مورد موشکافی و بررسی قرارگرفته است .بعد از استخراج معادلات دینامیکی سیستم، تمرکز مطالعاتی بر روی طراحی کنترل‌کننده‌ی مناسب برای سیستم موردمطالعه قرارگرفته است .به علت رفتار غیرخطی سیستم و وجود عدم قطعیت، بیشتر استفاده ازکنترل‌کننده‌ی مدلغزشی برای این سیستم مورد توجه محققین بوده است .به علت زیرتحریک بودن پاندول معکوس کنترل‌کننده مدلغزشی تک‌صفحه‌ای جوابگو نبوده و این امر با شبیه‌سازی نشان داده شده است .در این تحقیق ضمن اثبات ناکارآمدی کنترل‌کننده‌های دوصفحه‌ای معرفی شده توسط برخی از منابع و مراجع، کنترل‌کننده‌ای اصلاح یافته طراحی‌شده و در دو حالت کارایی آن بررسی‌شده است .در حالت اول کنترل‌کننده‌ی طراحی‌شده با شیر تناسبی استفاده شده و در حالت دوم با گسسته‌سازی سیگنال کنترلی، سیلندر پنوماتیکی با شیر از نوع قطع‌ووصلی تحریک‌شده است .بعد از پیاده‌سازی رایانه‌ای سیستم و کنترل‌کننده طراحی‌شده در محیط نرم‌افزار سیمولینک متلب، نتایج مقالات با تحقیق انجام‌شده مورد مقایسه قرارگرفته و برتری کنترل‌کننده طراحی‌شده نشان داده شده است .در پایان نتایج با کنترل‌کننده‌ای از نوع PID دوگانه موازی مقایسه شده است تا رفتار سیستم، تحت کنترل‌کننده طراحی‌شده با یک کنترل‌کننده‌ی از نوع دیگر نیز مورد ارزیابی و مقایسه قرار گیرد .
The inverted pendulum system, simulates the dynamics and control challenges of some more complex systems and devices. Control of inverted pendulum is challenging. It is one of the classic control problems due to the fact that this system is under actuated, nonlinear and it has unstable dynamics. In addition to the nonlinear dynamics of the inverted pendulum, the dynamics of the actuator can also affect the dynamic equations of the whole system. The actuator of the system that studied in this research is a pneumatic cylinder without a piston rod. By using the pneumatic cylinder as the actuator of the system, the dynamic equations of the studied system will become more complex. Of course, with this type of actuators, control challenges of the inverted pendulum will be doubled, because pneumatic systems have two-part nonlinear dynamic equations with parametric and structural uncertainties. In this research, first, an attempt is made to review the articles and researches that have been done on similar systems and to collect and extract the dynamic equations of the studied system. Even the structural uncertainties of pneumatic actuators such as friction force have been studied. After extracting the dynamic equations of the system, the design of a suitable controller for the system has been studied. Due to the nonlinear behavior of the system and the existence of uncertainty, most of the researchers has been considered sliding mode controller to control the studied system. Due to the under actuated system of the inverted pendulum, the single-layer sliding mode controller is not responsive and this has been shown by simulation. In this research, while proving the inefficiency of the two-layer controllers introduced by some sources and references, modified controllers have been designed and its efficiency has been investigated in two cases. In the first case, a controller designed with a proportional valve is used, and in the second case, a pneumatic cylinder is actuated with a valve of the on-off type by discretizing the control signal. After implementing studied system and designed controller in Simulink-MATLAB, the results of the previous researches will be compared with the results and the superiority of the designed controller will be shown. Finally, the results are compared with a parallel dual PID controller to evaluate and compare the behavior of the system under a designed controller with another type of controller.
ba
Control of a cart inverted pendulum with pneumatic actuation
پاندول معکوس
عملگر پنوماتیکی
سیستم زیرتحریک
مدلغزشی دوصفحه‌ای
Inverted Pendulum, pneumatic actuation, underactuated, Double layer Sliding mode
پاندول معکوس، عملگر پنوماتیکی، سیستم زیرتحریک، مدلغزشی دوصفحه‌ای
فردی پاکدهی، سعید
کمالی، محمدرضا، استاد راهنما
ایران
20230812
مکانیک ،۸۰۴۷۹ ،۱۳۹۹
ی‌کیتامونپ ردنلیس اب س‌وکعم ل‌ودناپ ت‌یعقوم ل‌رتنک.pdf
عادی
عادی
a22.pdf
p80479.pdf
0
ایمانی
متن
0
پ۴۲۵۲
فارسی
نمایه‌سازی قبلی
pe
TF
92029
1
a
Y
