فصل سوم
طراحی کنترلر PD مد تحریک یک ژیروسکوپ MEMS برای تخمین سرعت دورانی
( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
۱-۳- مقدمه
در این فصل یک رویکرد جدید برای طراحی کنترلر و تخمین پارامترهای سیستم ارائه می شود به طوریکه سرعت زاویه ای ورودی قابل اندازه گیری باشد. در کارهایی که تا کنون در این زمینه انجام شده است همواره از قضیه پایداری لیاپانف برای استحصال یک کنترلر که سیستم را پایدار می سازد بهره گرفته می شد و تخمین پارامترها نیز بر اساس همین قضیه به دست می آمد. در این روش ارائه شده از روش کلاسیک زیگلر- نیکولز برای طراحی کنترلر PD بهره گرفته می شود و این خود به ساده بودن مسئله طراحی کمک شایانی می نماید. اثبات خواهد شد در جایی که نویز اندازه گیری و اغتشاشات سیستم در حد قابل قبولی باشد این روش قابل پیاده سازی خواهد بود.
۲-۳- کنترلر PID
استفاده از کنترلرهای کلاسیک یکی از متداولترین و قدیمیترین روش های کنترل میباشد که از متداولترین و قابل اطمینانترین آنها کنترل PID میباشد[۲۶]. این کنترل به عنوان پایهای در طراحی انواع کنترلهای پیشرفته بکار میرود. طراحی کنترل PID به روش های متنوعی صورت میپذیرد که ذیلا به روش بکار گرفته شده در این پژوهش، اشاره شده است.
روش پاسخ فرکانسی زیگلر- نیکولز که توسط آستروم و هاگلاند[۲۶] در سال ۱۹۹۵ بیان شده است که برای یک سیستم بصورت زیر طراحی می شود :
۱- بهره تناسبی را افزایش میدهیم تا سیستم نوسان کند؛ این بهره، بهره نهایی میباشد؛Ku
۲- زمان بین دو پیک را ثبت میکنیم Tu
۳- حال با توجه به جدول ۱-۳ مقادیر تقریبی برای بهرههای کنترلی را تعیین میکنیم
در این طراحی زمان نمونه برداری با توجه به توصیه آستروم و ویتنمارک[۲۷] متناسب با بهره مشتقی Tdمیباشد که در این راستا می تواند مقداری بین ۰٫۱ تا ۰٫۵ برابر آن را اختیارکند. با توجه به قوانین زیگلر- نیکولز این مقدار زمان نمونه برداریTs مقداری بین ۱ تا ۵ درصد دوره تناوب نهایی Tu را خواهد داشت.
جدول۱-۳: تنظیم بهره کنترلرPID
Ti | Td | Kp | Controller |
۰٫۵Ku | P | ||
Tu/1.2 | ۰٫۴۵Ku | PI | |
Tu/2 | Tu/8 | ۰٫۶Ku | PID |
بهرههای کنترلر هم میتوانند با یک روش قانونمند طراحی شده یا بسته به تجربه فرد خبره در طراحی کنترلرPID بدست آیند[۲۸]که به این روش تجربی اصطلاحا تنظیم دستی گفته می شود که ارتباط بین بهرههای کنترلرPID با مشخصههای سیستم بصورت جدول۲-۳ بیان شده است،که طراح با توجه به نیازمندیهای مورد نظرخود به طراحی کنترلر می پردازد:
جدول۲-۳: قوانین تنظیم دستی کنترلرPID