طراحی، ساخت، کنترل و پیاده سازی سیستم غیرخطی ناپایدار مکعب یک درجه آزادی با عملگر چرخ عکس العملی

در این مقاله، به مدلسازی ریاضی، ساخت، کنترل و پیاده سازی سیستم دینامیکی مکعب یک درجه آزادی با عملگر چرخ عکس العملی، پرداخته شده است. نوآوری این مقاله پیاده سازی کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی روی سیستم تجربی مکعب یک درجه آزادی با چرخ عکس العملی است. ابتدا معادلات مربوط به سیستم بیان می شوند، سپس سیستم در حوزه زمان و فرکانس تحلیل می شود. پس از آن به طراحی کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی و پیاده سازی آن روی سیستم ساخته شده پرداخته خواهد شد. پاسخ سیستم در شش مرحله به ازای بهره های کنترلی مختلف مقایسه می شود. بهره های بهترین پاسخ یعنی بهره تناسبی 20-، بهره انتگرالی 30- و بهره مشتقی 3- در پاسخ های تیوری سیستم دارای 1 درجه فراجهش و در پاسخ تجربی 7 درجه فراجهش است. خطای ماندگار سیستم برای هر دو حالت تجربی و تیوری صفر است. زمان برخاست شبیه سازی تیوری 10 گام زمانی، که هر گام زمانی برابر با 0.001 ثانیه، و پاسخ تجربی سیستم 10 گام زمانی است. زمان نشست شبیه سازی نیز 180 گام زمانی و پاسخ تجربی 100 گام زمانی است. در مرحله بعد، پایداری کنترل طراحی شده با بهره های انتخابی از مرحله پیشین از طریق وارد کردن اغتشاش مورد آزمایش قرار گرفته است و سیستم بعد از یک فراجهش 4 درجه ای پایدار شده است. با تغییر زاویه صفحه زیرین فراجهش پاسخ 3 درجه خواهد بود ولی سیستم همچنان پایدار باقی می ماند.نتایج کنترل نشان می دهد که سیستم ساخته شده به خوبی پایدار شده و پاسخ های زمانی مناسب به دست آمده است.