طراحي و پياده‌سازي كنترل‌كننده‌ تطبيقي براي كنترل موقعيت يك عملگر نيوماتيك تحت بارگذاري متغير

Adaptive control for position control of a pneumatic actuator under variable loads

در شرايط بارگذاري يكنواخت، استفاده از يك كنترل‌كننده‌ با ضرايب ثابت مي‌تواند براي سيستم سرونيوماتيك قابل قبول باشد؛ اما در شرايط بارگذاري متغير با دامنه‌ي تغييرات گسترده براي دستيابي به عملكرد مطلوب، روش‌هاي پيشرفته‌تركنترلي بايستي مدنظر قرار گيرند. در اين مقاله كنترل‌كننده‌‌اي تطبيقي براي يك سيستم سرونيوماتيك با شير دو وضعيتي و تحريك PWM تحت بارگذاري متغير طراحي گرديده و روي آن پياده‌سازي شده است. در سيستم سرونيوماتيك تحت آزمايش به جاي استفاده از شير گران قيمت سرو يا پروپرشنال از شير دو وضعيتي پاسخ سريع با تحريك PWM استفاده شده است. شناسايي پارامترهاي سيستم با استفاده از اطلاعات ورودي ـ خروجي به صورت بلادرنگ انجام شده و پارامترهاي كنترل‌كننده‌ بطور لحظه‌اي تنظيم مي‌شوند. در طراحي كنترل‌كننده‌‌ي تطبيقي پيشنهادي از الگوريتم رگولاتورهاي خودتنظيم استفاده شده است. كنترل طراحي شده از طريق يك كارت واسط كامپيوتري روي سيستم سرونيوماتيك مدنظر اعمال شده و عملكرد آن مورد بررسي و مقايسه با روش‌هاي كنترل تناسبي ـ مشتق گير و كنترل چندمدله قرار گرفته است. در روش كنترل چند مدله، برخلاف روش ارائه شده مي‌بايست تعداد محدود و گسسته‌اي بار مرجع را در ميان گستره‌ي تغييرات بار در نظر گرفته و كنترل‌كننده‌‌هاي ثابت را متناظر با اين نقاط، طراحي يا تنظيم نمود. آزمايش‌هاي تجربي انجام شده تحت بارگذاري متغير عملكرد مطلوب كنترل‌كننده‌ تطبيقي را به ازاي گستره ي كامل تغييرات بار نشان مي‌دهند.

Under a constant loading condition, use of a controller with constant coefficients can be acceptable for servo pneumatic systems. However in variable loads with widespread changes, more advanced control methods should be considered to achieve desirable performance. In this paper, an adaptive controller is designed and implemented to a variably loaded servo pneumatic system with PWM driven switching valve. In the under examination servo pneumatic system, PWM driven fast switching valve is used instead of expensive servo or proportional valves. Real time identification of system parameters is performed using inputoutput data and controller parameters are adjusted instantaneously. “Selftuning regulators” algorithm, in which controller parameters obtain from solving a design problem, is applied to design the proposed adaptive controller. The designed controller is applied to the servo pneumatic system via an interface board and its performance is compared with PD and multi model controller. Unlike the proposed method in multi model control method, a number of constant loads should be considered and corresponding to each load a fixed controller is designed. Experimental results demonstrate the high performance of the adaptive controller under variable loads.