مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی کنترل‌‌کننده فازی بهینه یک پایدارساز سه پایه فعال با استفاده از نمونه سازی مجازی

نویسندگان
1 Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Arak University
2 گروه مکاترونیک- دانشگاه اراک
3 عضو هیات علمی گروه مهندسی برق- دانشگاه اراک
چکیده
یک شناور تحت تاثیر اغتشاشات باد و امواج دریا، جابجایی‌های خطی و دورانی مختلفی را تجربه می‌کند. این حرکات ناخواسته می‌تواند عملکرد تجهیزات دقیقی را که بر روی عرشه قرار دارند تحت تاثیر قرار دهد. یک راهکار مناسب برای کاهش دامنه این حرکات استفاده از پایدارسازهای فعال می‌باشد. در این تحقیق، با استفاده از نمونه‌سازی مجازی، کنترل فازی بهینه یک پایدارساز سه پایه فعال مستقر بر روی عرشه یک شناور جهت کنترل حرکات رول، پیچ و هیو انجام شده است. برای این منظور، ابتدا با استفاده از تکنیک نمونه‌سازی مجازی، یک نمونه مجازی از شناور و پایدارساز توسعه داده شده و سپس با شبیه‌سازی همزمان نرم افزارهای متلب و آدامز عملکرد کنترل‌‌کننده فازی در مواجه با اغتشاشات امواج دریا بر روی نمونه مجازی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. در ادامه برای افزایش کارایی کنترل‌‌کننده با بکارگیری روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک، کنترل‌‌کننده فازی بر روی نمونه مجازی بهینه می‌گردد. همچنین برای ارزیابی عملکرد کنترل‌‌کننده فازی، یک کنترل‌‌کننده تنظیم کننده خطی طراحی شده و عملکرد کنترل‌کننده‌ها در مواجهه با اغتشاشات امواج دریا بررسی می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که کنترل کننده فازی بهینه باعث کاهش 55 درصدی بیشینه دامنه هیو و کاهش 90 درصدی بیشینه دامنه رول و پیچ پایدارساز می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimal Fuzzy Controller Design for an Active Tripod Stable Platform Using Virtual Prototyping

نویسندگان English

Mehdi Soleymani 1
valiollah nekoonam 2
Ali Asghar Ghadimi 3
1 Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Arak University
چکیده English

A buoyant under influence of sea waves and wind excitation experiences unwanted linear and rotational motions. These motions may affect proper performance of high precision equipment placed on the buoyant. Stable platform is one of the solutions employed for decreasing amplitude of the sea induced motions. Design of an optimal fuzzy controller for a tripod stable platform installed on the deck of a medium boat is considered in this paper. For this purpose, a fuzzy controller is proposed for the stable platform control. Furthermore, a 3D virtual model of the boat and the stable platform is developed and the fuzzy controller is applied to the virtual prototype using the co-simulation technique of MATLAB and ADAMS software. The fuzzy controller is then optimized using the genetic algorithm (GA). Moreover, a linear quadratic regulator (LQR) is designed for the stable platform control. The controllers are then applied to the virtual prototype and their performance in the presence of sea wave excitations is examined. Simulation results reveal that the tripod stable platform controlled with the optimal fuzzy controller can reduce pitch and roll motions up to 90 percent and reduce heave motion up to 55 percent.

کلیدواژه‌ها English

Active Tipod Stable Platform
Fuzzy Control
genetic algorithm
and Virtual Prototyping