شبیه سازی آموزشی کنترل فازی 2 ژیروسکوپ MEMS

در این پروژه 4 فولدر وجود دارد. این 4 فولدر عبارتند از

• فولدر figures که شامل شکل های خروجی شبیه سازی است.
• فولدر simulation که شامل فایل های شبیه سازی است.
• فولدر report که شامل نسخه word گزارش است.
• فولدر paper که مقاله شبیه سازی شده در آن موجود می باشد.

فایل های متلب ارسال شده برای شما در متلب نسخه 2011 نوشته شده اند و کاملا اجرا و تست شده اند. برای اجرای این فایل ها سعی کنید از همین نسخه استفاده کنید. جهت بدست آوردن نتایج کافیست تنها فایل سیمیولینک با عنوان MEMEFuzzy2.mdl را اجرا کنید. سایر فایل هایی که در فولدر simulation وجود دارند کمکی بوده و توسط فایل سیمیولینک به طور خودکار فراخوانی خواهند شد. در فایل های شبیه سازی روابط موجود در مقاله عینا پیاده سازی شده اند و پارامترها نیز مطابق مقادیر داده شده در جدول تنظیم شده اند. در ادامه هر کدام از فایل های شبیه سازی را جداگانه تشریح کرده و نهایتا با اجرای فایل سیمیولینک نحوه بدست آوردن نتایج را توضیح خواهیم داد.

فایل MEMS_MODEL.m

این فایل جهت پیاده سازی سمت راست معادلات دیفرانسیل توصیف کننده سیستم که در روابط 10 مقاله داده شده اند استفاده شده است. توجه کنید سمت راست معادلات را در این فایل پیاده سازی کرده و عمل انتگرال­گیری را در محیط سیمیولینک انجام خواهیم داد. این فایل به شرح زیر است.

function out=MEMS_MODEL(In)

در این تابع out مشتق متغیرهاست که باید محاسبه شود و In ورودی های تابع است.

ux=In(1);

uy=In(2);

w0=In(3);

x1=In(4);

x2=In(5);

x3=In(6);

x4=In(7);

در روابط بالا ورودی های تابع را تفکیک کرده ایم. این ورودی ها از محیط سیمیولینک به این تابع وارد می شوند.

m=0.57e-8;

kxx=80.98;

kxy=5;

kyy=71.62;

dxx=0.429e-3;

dxy=0.0429e-3;

dyy=0.687e-3;

f0=2e4;

مقادیر عددی بالا در جدول شماره 2 مقاله آورده شده اند.

wxx2=kxx/m/f0^2;

axx=dxx/m/f0;

axy=dxy/m/f0;

wyy2=kyy/m/f0^2;

ayy=dyy/m/f0;

wxy=kxy/m/f0^2;

در روابط بالا از جدول شماره 1 استفاده کرده ایم.

A=[0,1,0,0;-wxx2,-axx,-wxy,-(axy-2*w0);0,0,0,1;-wxy,-(axy+2*w0),-wyy2,-ayy];

B=[0,0;1,0;0,0;0,1];

ماتریس های A و B در رابطه 10 مقاله داده شده اند.

out=A*[x1;x2;x3;x4]+B*[ux;uy];

توجه کنید خروجی این تابع عبارت سمت راست معادله دیفرانسیل یعنی  است. در بیرون این تابع انتگرال گیری می کنیم تا X بدست آید.

 

 

 

 

فایل Identifier1.m

در این فایل شناساگر بردار پارامترهای  را که رابطه 14 داده شده است پیاده سازی می کنیم. توجه کنید در این فایل نیز سمت راست معادله 24 مقاله را پیاده سازی کرده و در بیرون تابع انتگرال گیری می کنیم تا پارامترها بدست بیایند. این فایل به شرح زیر است.

function out=Identifier1(In)

در این تابع شناساگر 1 پیاده سازی می شود.

y1f=In(1);

x1f=In(3);

x2f=In(4);

x3f=In(5);

x4f=In(6);

Teta11=In(7);

Teta12=In(8);

Teta13=In(9);

Teta14=In(10);

در روابط بالا ورودی های این تابع را تفکیک کرده ایم.

Xf=[x1f;x2f;x3f;x4f];

توجه کنید این بردار حالت های فیلتر شده است.

Teta1=[Teta11;Teta12;Teta13;Teta14];

بردار پارامتر ها در لحظه قبل

out=4*Xf*1e12/(1e-4+Xf.’*Xf*1e12)*(y1f-Xf.’*Teta1);

محاسبه سمت راست رابطه 24 مقاله

در بیرون تابع از این مقدار انتگرال گیری می شود تا  بدست آید.

 

فایل Identifier2.m

این فایل دارای ساختار مشابه فایل قبلی است فقط برای شناسایی بردار پارامترهای  استفاده می شود.

function out=Identifier2(In)

y2f=In(2);

x1f=In(3);

x2f=In(4);

x3f=In(5);

x4f=In(6);

Teta21=In(7);

Teta22=In(8);

Teta23=In(9);

Teta24=In(10);

Xf=[x1f;x2f;x3f;x4f];

Teta2=[Teta21;Teta22;Teta23;Teta24];

out=4*Xf*1e12/(1e-4+Xf.’*Xf*1e12)*(y2f-Xf.’*Teta2);

فایل IT2FSMC.mdl

در این فایل کنترل کننده پیشنهادی مقاله را پیاده سازی کرده ایم. این فایل به شرح زیر است.

function out=IT2FSMC(In)

این تابع کنترل فازی 2 مدل لغزشی را پیاده سازی می کند

در خطوط زیر ورودی های تابع که از محیط سیمیولینک آمده اند تفکیک شده اند.

x1=In(1);

x2=In(2);

x3=In(3);

x4=In(4);

xm1=In(5);

xm2=In(6);

xm3=In(7);

xm4=In(8);

teta11=In(9);

teta12=In(10);

teta13=In(11);

teta14=In(12);

teta21=In(13);

teta22=In(14);

teta23=In(15);

teta24=In(16);

 

 

به هر کدام از حالت های N و Z و P به ترتیب اعداد 1 2 3 را نسبت داده ایم. این کار فقط برای برنامه نویسی انجام شده است.

حال باید تعیین کنیم هر کدام از متغیرهای s1 و s2 دارای کدام حالت N و Z و P هستند. هر کدام از توابع عضویت که دارای مقدار بیشتری باشد متغیر دارای همان حالت است. در خطوط زیر وضعیت متغیر را تعیین کرده و حالت آن را در متغیر status_s ذخیره کرده ایم.

تصاویر شبیه سازی کنترل فازی 2 ژیروسکوپ MEMS با متلب