شبیه سازی آموزشی کنترل سیستم آونگ معکوس با متلب

توضیحات

شبیه سازی آموزشی کنترل سیستم آونگ معکوس با متلب

در این پروژه آونگ معکوس دوار فوروتا (furuta) با استفاده از منطق فازی و نرم افزار مطلب کنترل شده است.

حفظ تعادل یک آونگ وارون دوار، یک مسئله کلاسیک در سیستم های کنترل است. در این پروژه روش های مختلفی جهت بازگرداندن آونگ معکوس از حالت نامتعادل به حالت تعادل و حفظ این حالت ارائه می شود.

آونگ وارون دوار یک مسئله استاندارد در سیستم های کنترلی بوده و همچنین برای نمایش اصول کنترل خطی ، مانند پایدار کردن سیستم های ناپایدارمفید می باشد. از آنجایی که این سیستم به طور ذاتی غیر خطی است برای نمایش ایده هایی در سیستم های کنترلی غیر خطی نیز مفید می باشد.

این سیستم در واقع یک سیستم یک ورودی- دو خروجی می باشد. سیستم آونگ وارون دوار دو نقطه تعادل ذاتی دارد که یکی پایدار و دیگری ناپایدار است. نقطه تعادل پایدار جایی است که آونگ رو به پایین قرار گرفته که بدون نیاز به هیچ کنترل کننده ای سیستم به طور طبیعی رو به این حالت می رود. نقطه تعادل ناپایدار مربوط به وضعیتی می شود که آونگ دقیقا رو به بالا قرار گرفته و در نتیجه نیاز به یک کنترل گر برای حفظ تعادل دارد. هدف اصلی در مسئله آونگ معکوس حفظ تعادل در نقطه ناپایدار است و هدف کنترلی این پروژه این است که وضعیت آونگ را از یک حالت نامتعادل به نقطه تعادل برساند و این وضعیت را حفظ کند.

در ابتدای کار و قبل از اینکه سیستم آونگ معکوس راه اندازی شود ، با استفاده از معادلات مکانیکی سیستم و نرم افزار MATLAB شبیه سازی هایی از سیستم انجام داده تا شمای کلی آنچه در پیش رو داریم برایمان آشکار شود.

از این شبیه سازی ما میتوانیم پاسخ ذاتی سیستم را مشاهده کرده و با شبیه سازی یک کنترل گر و تغییر ضرایب آن نتایج دلخواهی بدست آوریم و چگونگی تغییر رفتار سیستم با تغییر دادن پارامترهایی از آن، از جمله جرم و طول آونگ و… و تغییر ضرایب کنترل کننده، را پیش بینی کرده و در عمل سریع تر به نتایج دلخواه برسیم.

در این بخش ابتدا با استفاده از قوانین مکانیکی تابع تبدیلی برای سیستم بدست آورده و سیستم را با استفاده از آن مدل می کنیم.سپس کنترل کننده های مختلفی را به آن اعمال کرده و نتایج را شبیه سازی می کنیم.

ابتدا از کنترل کننده Fuzzy جهت حفظ تعادل استفاده شده است که با استفاده از آن توانستیم هر دو خروجی سیستم یعنی زاویه و موقعیت آونگ را به خوبی کنترل کنیم.

سپس به کنترل در فضای حالت روی آوردیم . برای کنترل در فضای حالت، از روش کنترل بهینه یا LQR استفاده کردیم و بازهم به خوبی توانستیم خروجی های سیستم را کنترل کنیم.

فهرست

مقدمه———————————————————————————- 3

مدل سازی سیستم (آونگ وارون دوار و موتور) ————————————————–5

مدلسازی آونگ وارون دوار ——————————————————————7

مدلسازی موتور ————————————————————————–10

بررسی پاسخ زمانی حلقه باز —————————————————————12

طراحی کنترل کننده Fuzzy ————————————————————–13

کنترل بهینه خطی (LQR)  ————————————————————–24

شبیه سازی آموزشی کنترل سیستم آونگ معکوس با متلب توسط کارشناسان گروه ۱.۲.۳ پروژه پیاده سازی گردیده و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.فایلهای پروژه به صورت کامل پس از خرید فایل بلافاصله در اختیار شما قرار خواهد گرفت.