طراحي كنترل كننده PD2-PID خود تنطيم با استفاده از منطق فازي براي سيستم توپ و ميله

Self-Tuning PD2-PID Controller Design by using Fuzzy Logic for Ball and Beam System

امروزه علم تجهيزات هواپيما پيشرفت چشمگيري داشته است. با اين حال، با توجه به هزينه هاي سنگين و حساسيت، مطالعه در مقياس آزمايشگاهي براي اين تجهيزات غيرممكن است. بنابراين سيستم هاي معادل استفاده مي شود. توپ و ميله يكي از سيستم هايي است كه براي شبيه سازي علوم هوانوردي استفاده مي شود. اين سيستم از يك موتور، يك توپ و يك ميله تشكيل شده است. هدف اين سيستم كنترل و متعادل كردن موقعيت توپ روي ميله با يك مقدار دلخواه است. چالش هاي متعددي مانند نويز حسگر و رفتار غير خطي سرو موتور در كنترل اين سيستم وجود دارد. براي حل اين مشكلات، روش كنترلي جديدي در اين مقاله ارائه شده است. اين رويكرد تركيبي از دو روش مختلف شامل PD2-PID و كنترل منطق فازي است. هدف اصلي رويكرد ارائه شده، دستيابي به بهترين عملكرد سيستم و قرار دادن موقعيت توپ در مقدار دلخواه در كمترين زمان، با مترين خطا و كمترين بالازدگي است. نتايج حاصل از شبيه سازي نشان مي دهد كه روش پيشنهادي داراي عملكرد بهتري در كنترل سيستم توپ و ميله نسبت به تكنيك هاي ديگر مانند PD2-PID سنتي دارد.

Nowadays, the science of aircraft equipment has made remarkable progress. However, due to the heavy costs and sensitivity, study on a laboratory scale for this equipment is impossible. Therefore, equivalent systems are used. The ball and beam is one of the systems which is used to simulate the aviation sciences. This system is composed of one motor, one ball and one beam. The purpose of this system is controlling and balancing the ball position on the beam at a desired value. There are several challenges like sensors noise and servo motor nonlinearities in the controlling this system. To solve these problems, a new control method is presented in this paper. This approach is made from the combination of two different methods consist of PD2-PID and fuzzy logic controller. The main purpose of the presented approach is realizing the best performance of the system and locating the ball position in desired value in lowest time, steady state error and overshot. The obtained simulation results indicate the proposed method has better performance in controlling the ball and beam system compared to the other techniques like traditional PD2-PID.