الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۷۶
کد مقاله
ELC76
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
طراحی کنترلر PID مرتبه کسری برای کنترل سرعت موتور DC
نام انگلیسی
Design of Fractional Order PID Controller for Speed
Control of DC Motor
تعداد صفحه به فارسی
۳۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۸
کلمات کلیدی به فارسی
کنترلر PID، کنترلر PID مرتبه کسری، موتور DC
کلمات کلیدی به انگلیسی
PID controller, Fractional order PID
controller, DC motor
مرجع به فارسی
ژورنال بین المللی انتشارات علمی و تحقیقاتی
دپارتمان برق و ابزار دقیق، دانشگاه تاپار، پنجاب
مرجع به انگلیسی
Department of Electrical and Instrumentation Engineering Thapar University, Patiala, Punjab
کشور
هندوستان
طراحی کنترلر PID مرتبه کسری برای کنترل سرعت موتور DC
چکیده
کنترلر PID متعارف یکی از گسترده ترین کنترلرهایی می باشد که در حال حاضر در صنعت مورد استفاده قرار گرفته اند. در عین حال، پیشرفت اخیر در حساب دیفرانسیل و انتگرال سبب ارائه سیستم های کاربردی محاسبات دیفرانسیل و انتگرال مرتبه کسری در تئوری کنترل شده است. یکی از اولین کاربردهای این محاسبات کسری کنترلر PID مرتبه کسری می باشد که توجهی ویژه ای را بخود، علی الخصوص در مطالعات دانشگاهی و در کاربردهای صنعتی، معطوف داشته است. کنترلر PID مرتبه کسری به عنوان یک مورد پیشرفته تر از کنترلر PID مرتبه عددی صحیح کلاسیک به حساب می آید. در بسیاری از موارد کنترلر PID مرتبه کسری از عملکرد بهتری در مقایسه با کنترلر PID مرتبه عدد صحیح کلاسیک برخوردار است. این مقاله تحقیقاتی، نسبت به بررسی ویژگی کنترلی سیستم کنترلر مرتبه کسری، در زمینه کنترل سرعت موتور DC، اقدام می نماید. یک مطالعه تطبیقی در خصوص کنترلر PID کلاسیک و کنترلر PID مرتبه کسری نیز انجام شده است.
کلمات کلیدی: کنترلر PID، کنترلر PID مرتبه کسری، موتور DC
۱- مقدمه
مبحث حساب دیفرانسیل و انتگرال کسری در خلال چندین دهه گذشته از مقبولیت خاصی برخوردار گردیده است. J Liouville اولین مطالعه اصلی در مبحث حساب دیفرانسیل و انتگرال کسری را در سال ۱۸۳۲ انجام داد. در ۱۸۶۷، GrunwaldA. K تحقیقاتی را بر روی عملیات کسری انجام داد. G. F. B. اقدام به توسعه تئوری انباشتگی کسری در سال ۱۸۹۲ نمود. پدیده ریاضی مرتبه کسری به ما اجازه تشریح و مدل سازی یک شیء حقیقی به صورت دقیق تر از روش های «عدد صحیح» کلاسیک را می دهد. در ابتدا به واسطه کمبود روش های موجود، یک سیستم مرتبه کسری به عنوان تقریبی برای یک مدل مرتبه عدد صحیح به کار گرفته شد. اما در زمان کنونی، تکنیک های عددی موجود بسیاری وجود دارند که جهت تقریب مشتق های مرتبه کسری و انتگرال ها به کار گرفته می شوند. یک مثال نوعی از یک سیستم مرتبه غیر عددی (کسری) ارتباط ولتاژ- جریان یک خط انتقال پر اتلاف نیمه نامتناهی می باشد [۳۰].
دهه گذشته شاهد افزایش در تحقیقات مرتبط با حساب دیفرانسیل و انتگرال کسری و استفاده از این مبحث در سیستم کنترل بوده است. برای یک بعد مرتبط با لوپ / حلقه کنترل می توان ۴ موقعیت را به شرح ذیل تصور نمود: (۱) پلنت مرتبه عدد صحیح همراه با کنترلر مرتبه عدد صحیح، (۲) پلنت مرتبه صحیح با کنترلر مرتبه کسری، (۳) پلنت مرتبه کسری با کنترلر مرتبه عدد صحیح، (۴) پلنت مرتبه کسری با کنترلر مرتبه کسری. کنترلر مرتبه کسری سبب ارتقای عملکرد کنترلر سیستم دینامیکی می شود.
این مقاله نسبت به بررسی تاثیر کنترل ویژگی های کنترلر PID مرتبه کسری در خصوص کنترل سرعت موتور DC اقدام نموده و بعلاوه یک مطالعه تطبیقی درباره کنترلر PID کلاسیک و کنترلر PID مرتبه کسری، در خصوص کنترلر سرعت موتور DC، را مد نظر قرار می دهد.
طراحی کنترلر PID کنترل سرعت موتور DC
۲- حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبه کسری: مرور ریاضی
حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبه کسری به عنوان حیطه ای به شمار می آید که در آن ریاضی دانان در تعامل با مشتق ها و انتگرال ها از مرتبه های غیر عدد صحیح به فعالیت می پردازند. تابع گاما را می توان به سادگی به عنوان یک مورد تعمیم یافته کسری برای کلیه اعداد حقیقی به حساب آورد. تعریف تابع گاما به شرح ذیل مشخص شده است:
…
تبدیل لاپلاس در خصوص عملگر دیفرانتگرال
عملگر دیفرانتگرال به وسیله مشخص شده و تبدیل لاپلاس عملگر دیفرانتگرال به شرح ذیل ارائه می گردد:
…
طراحی کنترلر PID کنترل سرعت موتور DC
۳- حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبه کسری در کنترل
یکی از کنترلرهای اولیه تحت عنوان کنترلر PID می باشد که به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. کنترلر کسری که با استفاده از تخصیص یافته به وسیله Igor Podlubny در سال ۱۹۹۷ پیشنهاد شد [۱]، در اینجا و مقادیر غیر صحیح هستند. شکل ۱ نشان دهنده نمودار بلوکی کنترلر PID مرتبه کسری می باشد.
…
کنترلر TID (کنترلر انتگرال تناسبی شیب دار)
کنترلر TID دارای ساختار مشابهی همانند کنترلر PID کلاسیک می باشد، اما بهره تناسبی آن با یک تابع جایگزین شده است.
کنترلر تاخیری کسری به عنوان یک نمونه گسترش یافته از کنترل تاخیری کلاسیک به حساب می آید.
تحقیقات مرتبط
کنترلرهای PID مرتبه کسری در کاربردهای کنترلی بسیار به کار گرفته می شوند. این بخش نسبت به خلاصه نمودن برخی از ترکیبات مرتبط با این مبحث اقدام می نماید.
Schlegel Milos و همکاران [۵]، اقدام به انجام یک مقایسه بین کنترلر کلاسیک و کنترلر کسری نموده و نتیجه گیری نمودند که کنترلر مرتبه کسری دارای عملکرد بهتری در مقایسه با کنترلر کلاسیک می باشد. D Xue و همکاران [۶]، اقدام به پیاده سازی سیستم کنترل PID مرتبه کسری در موتور DC نمودند. Chuang Zhao و همکاران [۹] BarbosaRamiro S و همکاران [۱۲] وYing Luo و همکاران [۱۷]، نیز کنترلر مرتبه کسری را در یک مکانیزم سرو موقعیت اعمال داشتند. Varsha Bhambhani و همکاران [۱۱] اقدام به پیاده سازی کنترلر مرتبه کسری در کنترل سطح آب نمودند. Hyo-Sung Ahn و همکاران [۱۵] نیز کنترلر مشتق انتگرال مرتبه کسری را برای کنترل پروفایل دما به کار گرفتند. Monje و همکاران [۱۶]، وFabrizio Padula و همکاران [۲۶]، برای کنترل سطح صنعتی روش هایی را برای تنظیم و تعدیل اتوماتیک کنترلر مرتبه کسری پیشنهاد نمودند. Venu Kishore Kadiyala و همکاران [۲۱] نیز نسبت به پیاده سازی کنترلر مرتبه کسری برای کنترل سیستم های پره دار هوایی[۲] اقدام نمودند.
۴- کنترل سرعت موتور DC با استفاده از کنترلر PID مرتبه کسری
در این بخش نویسنده نسبت به بررسی عملکرد کنترلر PID مرتبه کسری از طریق طراحی یک کنترلر PID مرتبه کسری جهت کنترلر سرعت یک آرمیچر که به وسیله موتور DC کنترل می شود اقدام نمود. شکل ۲ نشان دهنده نمودار شماتیک موتور DC با کنترل آرمیچر می باشد.
…
نشان ها:
R= مقاومت آرمیچر
L= اندوکتانس سیم پیچ آرمیچر (H)
ia= جریان آرمیچر (A)
if= جریان میدانی (A)
ea= ولتاژ عملی آرمیچر (V)
eb= نیروی برق وارانی (V)
Tm.= گشتاور ایجادی به وسیله موتور (Nm)
θ.= اختلاف زاویه ای محور موتور (rad)
ω= سرعت زاویه ای محور موتور (rad/sec.)
J= ممان اینرسی برابر موتور و بار موتور (kg-m2)
B= ضریب اصطکاک برابر موتور و بار محور موتور (Nm*s/rad)
مدل سازی ریاضی
در کاربردهای سروُ، موتورهای DC غالبا در محدوده خطی خم مغناطیس پذیری به کار گرفته می شوند. بنابراین، شار شکاف هوایی در تناسب با جریان میدان می باشد، یعنی =Kf ifi.e که در آن Kf ثابت است.
گشتاور Tm ایجادی به وسیله موتور به صورت تناسبی با محصول جریان آرمیچر و شار شکاف هوایی می باشد، یعنی:
…
طراحی کنترلر PID کنترل سرعت موتور DC
۵- نتایج و مباحث
این بخش نشان دهنده نتایج کنترل سرعت موتور DC با استفاده از کنترلر PID متعارف و کنترلر PID مرتبه کسری می باشد. روش تنظیم یا تعدیلات Ziegler-Nicholas جهت تعدیل کنترلر PID متعارف مورد استفاده قرار می گیرد. بهره تناسبی Kp، بهره مشتق Kd و بهره انتگرال Ki در ارتباط با کنترلر PID متعارف به ترتیب ۰٫۰۵, ۰٫۰۵۲۵و ۰٫۹۸ می باشند. واکنش پلکانی واحد موتور DC برای مقادیر مختلف در شکل ۴ نشان داده شده است.
…
طراحی کنترلر PID مرتبه کسری برای کنترل سرعت موتور DC
۶- نتیجه گیری
این مقاله نسبت به بررسی استفاده از حساب دیفرانسیل و انتگرال در سیستم کنترل و طراحی کنترلر اقدام می نماید. نویسندگان استفاده از کنترلر PID مرتبه کسری جهت کنترل سرعت موتور DC کنترل شده بوسیله آرمیچر را نشان داده و گوناگونی ها در واکنش پلکانی واحد، در صورتی که مرتبه مشتق و مرتبه انتگرال کنترل PID کسری متفاوت باشند، را خاطر نشان ساخته اند. جهت حاصل آوردن مقادیر بهینه مرتبه انتگرال و مرتبه مشتق، تکنیک های بهینه سازی مختلف رامی توان اعمال نمود.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
