كنترل سيستم سروونيوماتيك بر پايه رويت همزمان فشار دو طرف سيلندر توسط رويتگر بهره بالا

Control of pneumatic servo system based on simultaneous pressure observing on both sides of the cylinder by high-gain observer

در سيستم هاي سروونيوماتيك عوامل غير خطي مانند تراكم پذيري سيال، نشتي در سيلندر و اصطكاك موجب پيچيدگي مدل سيستم مي شود. به دلايل فوق از كنترل كننده هاي مدل مبناي مقاوم براي كنترل دقيق اين سيستم ها استفاده مي شود. اين دسته از كنترل كننده ها نيازمند اندازه گيري تمامي حالت هاي سيستم هستند. در يك سيستم نيوماتيك موقعيت ، سرعت و فشار دو طرف سيلندر حالت هاي سيستم مي باشند. اندازه گيري فشار مسايلي چون هزينه سنسور و پايين بودن پاسخ فركانسي را به همراه دارد. راه مناسب براي حل مشكلات اندازه گيري استفاده از رويتگر براي رويت فشار و سرعت مي باشد. مسيله موجود در سيستم نيوماتيكي رويت ناپذيري آن است. در حقيقت فشار دو طرف سيلندر را نمي توان فقط با اندازه گيري موقعيت، رويت كرد. براي حل اين مشكل در اين مقاله، عملگر نيوماتيكي به دو سيستم مجزا افراز شده و هر سيستم به صورت مستقل رويت پذير شده است. در اين رويكرد فشار مخزن مقابل در عملگر به عنوان اغتشاش فرض مي شود. براي رويت فشار از رويتگر بهره بالا كه نسبت به اغتشاش مقاوم مي باشد استفاده شده است. رويتگر طراحي شده تنها موقعيت را به عنوان ورودي دريافت مي-كند. در نهايت كنترل كننده مقاوم مود- لغزشي براي تعقيب موقعيت طراحي شده و كارايي كنترل كننده در حضور رويتگر بر روي سيستم واقعي بررسي مي شود.

Nonlinear factors such as air compressibility, leakage and friction make the control of pneumatic systems complex. Model-based robust control strategies are appropriate candidates for pneumatic systems, however, in such controllers the measurement of state variables of the system are necessary. In a pneumatic system the state variables are position and velocity of the actuator, and pressure in both sides of the cylinder. Pressure measurement is usually obtained by means of costly and low response sensors. A better way to deal with the measurement problem is to use observers to reconstruct the missing velocity and pressure signals. However, the problem in a pneumatic system is that the system is not observable and pressure signals could not be observed by means of position signals only. To deal with this problem, in this paper, the pneumatic actuator is modeled as two separate chambers and the resulting subsystems are observable independently. High gain observers are designed for the mentioned subsystems and for each chamber the pressure of the other chamber is considered as a disturbance. The input signal for each observer is the actuator position signal only. Finally, a sliding-mode control strategy is designed for position tracking and experimental results verify that both controller and observer objectives are satisfied.