طراحي كنترل كننده پسگام مدلغزشي مرتبه كسري تطبيقي براي سيستم شناور مغناطيسي

Adaptive fractional order Backstepping sliding mode controller design for a magnetic levitation system

تكنولوژي شناور مغناطيسي بر پايه مدل ديناميكي ماگلو به طور گسترده در صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي گيرد. اين مدل به شدت غيرخطي و ناپايدار است و با وجود اغتشاش و نويز اندازه گيري كنترل سيستم شناور مغناطيسي بسيار مشكل مي شود. در اين مقاله كنترل كننده پسگام مدلغزشي مرتبه كسري تطبيقي به منظور پايدار سازي، رديابي مناسب و مقابله با اغتشاش و نويز اندازه گيري براي سيستم شناور مغناطيسي پيشنهاد مي شود. الگوريتم پسگام كه يك روش مبتني بر تئوري پايداري لياپانوف است با تئوري كنترل مدلغزشي براي ايجاد عملكرد مقاوم تركيب مي گردد و از حسابان مرتبه كسري در جهت افزايش درجه آزادي و همچنين مقاومت بيشتر كنترل كننده استفاده مي-شود. پايداري كنترل كننده پيشنهادي با استفاده از تئوري پايداري لياپانوف و تئوري پايداري لياپانوف تعميم يافته جديد براي سيستم هاي مرتبه كسري مورد تجزيه و تحليل قرار مي گيرد. شبيه سازي هاي عددي براي درك بهتر عملكرد سيستم شناورمغناطيسي تحت كنترل كننده پيشنهادي انجام مي شود و عملكرد كنترل كننده پيشنهادي با كنترل كننده مدلغزشي ترمينال سريع تطبيقي مقايسه مي گردد. نتايج شبيه سازي بيانگر موفقيت كنترل كننده پيشنهادي در ايجاد رديابي مناسب و مقاومت بالا در مقابل اغتشاش و نويز مي باشد .

Magnetic levitation systems are widely used in various industries. These kinds of systems are usually open-loop unstable and are described by highly nonlinear differential equations which present additional difficulties in controlling these systems in the presence of disturbance and sensor noise. We consider the stabilization and the tracking problems of a magnetic levitation system. In this paper an adaptive fractional order Backstepping sliding mode control schemes is proposed. Backstepping algorithm is based on the Lyapunov theory. The proposed controller in this paper is designed by a combination of a Backstepping algorithm, sliding mode control and fractional calculus to make more degree of freedom and robustness. The stability of the closed loop system is investigated by using the Lyapunov stability theorem and the new extension of Lyapunov stability theorem for fractional order systems. Simulations are performed to confirm the theoretical results of the proposed controller for the magnetic levitation system. The proposed controller is able to reject the sensor noise and disturbance with a chattering free control law. Finally, the simulation results of the proposed controller are compared with the adaptive fast terminal sliding mode control.