مدل سازي و طراحي كنترل كننده موقعيت عملگر سرو هيدروليك با استفاده از روش‌ مود لغزشي تحت بارگذاري متغير

Modeling and position controller design of a servo-hydraulic actuator under variable loads using sliding mode control

در اين مقاله، به مدل سازي و طراحي كنترل‌كننده موقعيت براي سيستم غيرخطي عملگر سروو هيدروليكي تحت بارگذاري متغير پرداخته شده است. مدل ديناميكي سيستم با در نظر گرفتن معادلات حاكم بر ديناميك شير، نشتي ها، مدل اصطكاك و ... استخراج شده است. براي دستيابي به عملكرد مطلوب در شرايط بارگذاري متغير با دامنه تغييرات گسترده، بايد روش كنترلي بكار گرفته شود كه در مقابل تغييرات مقاوم باشد. همچنين، از آنجاييكه سيستم مورد مطالعه داراي ديناميك غيرخطي بوده و مدل استخراجي بيان دقيقي از رفتار سيستم نمي باشد، نياز به كنترل كننده اي كه بتواند در مقابل اثرات غيرخطي و عدم قطعيت مقاوم بوده و داراي سرعت، دقت و پايداري مناسب باشد، نيز ضروري است. لذا، با استفاده از روش هاي كنترل غيرخطي، كنترل كننده هاي خطي سازي بازخوردي و مود لغزشي در شرايط بار متغير نيز طراحي شده است. در ادامه به منظور نشان دادن ميزان مقاوم بودن كنترل كننده هاي طراحي شده، اغتشاش خارجي متغير با زمان نيز در شبيه سازي در نظر گرفته شده و نتايج با PID مقايسه شده است. پارامترهاي كنترل كننده هاي طراحي شده با استفاده از الگوريتم جستجوي هارموني بهينه شده و نتايج شبيه سازي عملكرد بهتر مود لغزشي نسبت به خطي سازي بازخوردي و PID را در برابر تغيير بار نشان مي‌دهند.

In this paper, dynamic modeling and position control of a nonlinear servo – hydraulic actuator system under variable loads is proposed. In dynamic model of the under studied system, governing equation of valve, leakage and friction is considered. To achieve the desired performance of the system under variable loads with extend variation amplitude, a one control method is applied which is robust in the presence of the variation. Also, as a nonlinear servo hydraulic actuator system has a nonlinear dynamics and the extracted dynamic model does not accurately proposed the behavior of the system, a controller can be considered which is robust against the nonlinearity and uncertainty effects. The controller should have an appropriate response, greater accuracy and stability. Regarding position control of the nonlinear servo hydraulic actuator system in presence of variable loads, nonlinear controllers are designed using feedback linearization and sliding mode techniques. In addition, in order to show the robustness of proposed controllers, a time varying disturbance and noise are applied in the simulation and results of the simulation are compared with classical PID controller. Controller parameters are optimized using harmony search algorithm and simulation results show the sliding mode control outperforms feedback linearization technique and PID controllers, in spite of the variable loads.