ساخت، مدل سازي و كنترل يك بالگرد آزمايشگاهي مدل TRMS

Construction, Modelling and control of an experimental helicopter (TRMS)

در اين مقاله يك سيستم سخت افزاري شامل بالگرد آزمايشگاهي دو ورودي-دو خروجي مدل TRMS به منظور بررسي و آزمايش الگوريتم هاي مختلف شناسايي و كنترل طراحي و ساخته شده است. ابتدا گام هاي لازم (نرم افزاري و سخت افزاري) براي طراحي، ساخت و راه اندازي اين سيستم دو درجه آزادي بيان مي شود. با استفاده از قوانين فيزيكي حاكم بر سيستم و تحليل آن ها و همچنين با كمك روش معين سازي و برخي روش هاي كلاسيك شناسايي جهت تعيين پارامترها، اين سيستم آزمايشگاهي شناسايي و مدل سازي شده است و يك ديناميك شديدا غيرخطي با تداخل متقابل بسيار بالا براي اين سيستم به دست مي آيد. در ادامه، با تبديل سيستم دو ورودي-دو خروجي به دو زيرسيستم تك ورودي-تك خروجي دكوپله شده، براي هركدام از زيرسيستم ها به طور مجزا، طراحي كنترل كننده PID انجام گرفته است. همچنين براي سيستم دو ورودي-دو خروجي با در نظر گرفتن تداخل متقابل، كنترل كننده PID با استفاده از روش حلقه بستن ترتيبي طراحي و پياده سازي شده است. جهت اعتبارسنجي، نتايج عملي حاصل از پياده سازي با نتايج شبيه سازي شده در نرم افزار Matlab مقايسه مي شود. نتايج نشان دهنده معتبر بودن مدل استخراج شده و همچنين عملكرد موثر كنترل كننده مي باشد.

In this paper, a two-input two-output experimental TRMS model helicopter is designed and built to investigate and test different identification and control algorithms. First, the steps required (software and hardware) to design, build, and operate this two-degree-of-freedom system are stated. Then, laboratory system is identified and modeled using physical laws governing the system and their analysis, as well as with the determination method and some classical identification methods to determine the parameters, and a highly nonlinear dynamic with interaction effect for the system is achieved. In addition, the two-input two-output system is transformed into two decoupled single-input single-output subsystems and each PID controller is individually designed for a subsystem. Also, considering the interaction effect for the two-input two-output system, a PID controller is designed and implemented using Sequential loop closing (SLC) method. For validation, the practical results of the implementation are compared with the simulation results in Matlab software. The results show the validity of the extracted model as well as the effective performance of the controller.