طراحی کنترل گر فازی مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات برای ربات تعادلی دو چرخ

کنترل ربات های تعادلی از مسایل چالش برانگیز علم کنترل است. ربات تعادلی دو چرخ با ساختار فیزیکی مشابه آونگ معکوس، کاربرد وسیعی در حوزه های حمل و نقل، نظامی و تفریحی دارد. این مقاله به طراحی کنترل گر برای ربات تعادلی دو چرخ با هدف حفظ تعادل و ردیابی مسیرهای مختلف می پردازد. در اینجا معادلات دینامیکی ربات تعادلی دو چرخ به دو زیرسیستم مجزا یکی شامل متغیر های حالت زاویه تعادل و سرعت خطی و دیگری شامل متغیر حالت سرعت زاویه ای تفکیک می گردد. کنترل گر مد لغزشی برای کنترل زیرسیستم اول و کنترل گر فازی برای کنترل زیرسیستم دوم طراحی می گردد. کنترل گر فازی مبتنی بر مدل دینامیکی سیستم نیست و در برابر نامعینی های سیستم عملکرد مطلوبی دارد. برای تعیین مقادیر بهینه پارامترهای کنترل گر فازی از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده می شود. نتایج شبیه سازی بیانگر بهبود قابل ملاحظه عملکرد کنترل گر فازی مبتنی بر PSO در مقایسه با کنترل گر فازی در تعقیب سرعت زاویه ای های مختلف از نقطه نظر میانگین مربعات و بیشینه اندازه خطای تعقیب است. کنترل گر مد لغزشی نیز عملکرد مناسبی داشته و با حفظ زاویه تعادل و کنترل سرعت خطی زمان ردیابی را کاهش می دهد.