1. JEECS
  2. Всі випуски
  3. Випуск 6, Номер 2, 2020
  4. Проектування та впровадження регулятора положення системи «куля-балка» методами ковзного режиму та ПД регулювання

Проектування та впровадження регулятора положення системи «куля-балка» методами ковзного режиму та ПД регулювання

JEECS.
2020;
Випуск 6, Номер 7
: с. 120 – 126
https://doi.org/10.23939/jeecs2020.02.120
Надіслано: Жовтень 04, 2020
Переглянуто: Листопад 09, 2020
Прийнято: Листопад 16, 2020

T. Abut. Position controller design and implementation of ball and beam system with SMC and PD control methods. Energy Engineering and Control Systems, 2020, Vol. 6, No. 2, pp. 120 – 126. https://doi.org/10.23939/jeecs2020.02.120

Автори:
  1. Тайфун Абут
1
Університет Муш Алпарслан

Станом на сьогодні запропоновано і перевірено декілька методів керування багатьма нелінійними та нестійкими системами. У цьому дослідженні використано ковзний режим керування та пропорційно-диференціальний (ПД) регулятор, які використовуються для керування положенням та моделювання системи «куля-балка», що є базовою системою для перевірки методів керування. Такі системи є нелінійними та нестійкими за своєю природою і на них впливають зовнішні збурення. У цій роботі досліджено систему із застосуванням класичного ПД регулятора та ковзного режиму керування. Результати були оцінені із застосування інтегральної  квадратичної оцінки. Результати представлені у вигляді графіків та таблиць. Крім цього, виконано порівняння та аналіз результатів.

куля-балка
моделювання
ковзний режим керування
пропорційно-диференціальне керування
інтегральна квадратична оцінка
  1. Hauser, J., Sastry, S., and Kokotovic, P. (1992). Nonlinear control via approximate input-output linearization: The ball and beam example. IEEE transactions on automatic control, 37(3), 392-398.
  2. Teel, A. R. (1993, June). Semi-global stabilization of the ball and beam 'using output' feedback. In 1993 American Control Conference (pp. 2577-2581). IEEE.
  3. Huang, J., and Lin, C. F. (1995, June). Robust nonlinear control of the ball and beam system. In Proceedings of 1995 American Control Conference-ACC'95 (Vol. 1, pp. 306-310). IEEE.
  4. Yi, J., Yubazaki, N., and Hirota, K. (2001, July). Stabilization control of ball and beam systems. In Proceedings Joint 9th IFSA World Congress and 20th NAFIPS International Conference (Cat. No. 01TH8569) (Vol. 4, pp. 2229-2234). IEEE.
  5. Andreev, F., Auckly, D., Gosavi, S., Kapitanski, L., Kelkar, A., and White, W. (2002). Matching, linear systems, and the ball and beam. Automatica, 38(12), 2147-2152.
  6. Hirschorn, R. M. (2002). Incremental sliding mode control of the ball and beam. IEEE Transactions on Automatic Control, 47(10), 1696-1700.
  7. Yu, W., and Ortiz, F. (2005, August). Stability analysis of PD regulation for ball and beam system. In Proceedings of 2005 IEEE Conference on Control Applications, 2005. CCA 2005. (pp. 517-522). IEEE.
  8. Almutairi, N. B., and Zribi, M. (2010). On the sliding mode control of a ball on a beam system. Nonlinear dynamics, 59(1-2), 221.
  9. Chang, Y. H., Chang, C. W., Tao, C. W., Lin, H. W., and Taur, J. S. (2012). Fuzzy sliding-mode control for ball and beam system with fuzzy ant colony optimization. Expert Systems with Applications, 39(3), 3624-3633.
  10. Chang, Y. H., Chan, W. S., and Chang, C. W. (2012). TS fuzzy-model-based adaptive dynamic surface control for ball and beam system. IEEE transactions on industrial electronics, 60(6), 2251-2263.
  11. De La Torre, L., Guinaldo, M., Heradio, R., and Dormido, S. (2015). The ball and beam system: A case study of virtual and remote lab enhancement with moodle. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 11(4), 934-945.
  12. Peraza, C., Valdez, F., Castro, J. R., and Castillo, O. (2018). Fuzzy dynamic parameter adaptation in the harmony search algorithm for the optimization of the ball and beam controller. Advances in Operations Research, 2018.
  13. Mehedi, I. M., Al-Saggaf, U. M., Mansouri, R., and Bettayeb, M. (2019). Two degrees of freedom fractional controller design: Application to the ball and beam system. Measurement, 135, 13-22.
  14. Du, Y., Cao, W., She, J., Wu, M., Fang, M., and Kawata, S. (2019). Disturbance Rejection and Control System Design Using Improved Equivalent Input Disturbance Approach. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 67(4), 3013-3023.
  15. Rahbar, F., and Kalat, A. A. (2020). An Observer-Based Robust Adaptive Fuzzy Back-Stepping Control of Ball and Beam System. Arabian Journal for Science and Engineering, 45(3), 1397-1409.
  16. Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), "Lagrange equations (in mechanics)", Encyclopedia of Mathematics, Springer, ISBN 978-1-55.
  17. Abut, T.and Soyguder, S. (2018). Interface Design and Performance Analysis for a Haptic Robot. Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 553-560.
  18. Ziegler, J. G., and Nichols, N. B. (1942). Optimum settings for automatic controllers. trans. ASME, 64(11).
  19. Utkin, V. I. (1993). Sliding mode control design principles and applications to electric drives. IEEE transactions on industrial electronics, 40(1), 23-36.
  20. Utkin, V., Guldner, J., and Shijun, M. (1999). Sliding mode control in electro-mechanical systems (Vol. 34). CRC press.
  21. Hüseyinoğlu, M., and Abut T. (2018). Dynamic Model and Control of 2-DOF Robotic Arm. European Journal of Technique, 8(2), 141-150.