پياده سازي عملي كنترلر مشتقگير- تناسبي مدل مرجع تطبيقي براي سكوي پايدارساز دوربين دو درجه آزادي

Practical implementation of a PID - Model Reference Adaptive Controller for a 2-DOF Camera Gimbal

در اين مقاله، روش كنترل تطبيقي مدل مرجع جهت تنظيم خودكار پارامتر هاي كنترلر يك پايدار ساز دوربين ارائه مي شود، بنحوي كه پاسخ سيستم تحت شرايط اينرسي مختلف از پاسخ مدل مرجع واحدي پيروي نمايد. پايدار ساز دوربين يا گيمبال مشتمل بر يك پايه متحرك است كه با اتصال فعال يا غير فعال به دوربين، قابليت هموار سازي حركت و تثبيت تصاوير در مقابل چرخش ها و لرزش هاي سكو را دارد. يكي از مشكلات گيمبال هاي تجاري موجود در بازار اين است كه فقط قادر به حمل دوربين هاي مخصوص به خود مي باشند و اگر دوربين ديگري بر روي اين گيمبال ها بسته شود، نمي توانند عملكرد مناسب اوليه خود را حفظ كنند. اين مشكل به دليل تفاوت اينرسي و محل مركز جرم دوربين هاي مختلف با يكديگر است. در اين مقاله، در راستاي حل اين مشكل، روش كنترلري بلادرنگي به كمك برد آردوينو بر روي سيستم واقعي پياده سازي عملي شده است. در ابتدا طراحي و ساخت گيمبال دو درجه آزادي انجام گرديده و سپس پياده سازي عملي كنترلر PID-تطبيقي مدل مرجع بر روي آن صورت پذيرفته است. در انتهاي مقاله، تحليل عددي براي بررسي عملكرد عملي كنترلر تطبيقي مدل مرجع در مقاوم بودن نسبت به اغتشاش هاي وارده به سيستم مورد بررسي قرار گرفته است.

In this paper, a two-degrees of freedom gimbal has been designed and constructed. A camera stabilizer or gimbal consists of a movable stand for camera that enables a smooth picture capture. One of the inconveniencies of the commercial gimbals is that they carry a specific camera. If a new camera is installed on them, the gimbal cannot maintain its primary function properly. This problem occurs because of the different mass, inertia and centroid position of cameras. One of the important aspects in this particular application is the real-time implementation of control laws developed on software environments such as MATLAB on the real system. A PID- Model Reference Adaptive Control is implemented on the gimbal. Using model reference adaptive control, we search for automatic setting of controller parameters such that the system response under different inertial conditions follows a single reference model. Finally, the efficiency and robustness of this model reference adaptive controller was investigated both numerically and practically.