سيديزدان سيدبابائي ثالث

Design an‎d Implement Optimal Controllers for the Ball an‎d Beam System

در اين پروژه، به‌منظور تحليل رفتار ديناميكي سيستم و بهبود عملكرد كنترلي آن، شناسايي سيستم مبتني بر داده انجام شده و متعاقب آن، طراحي و پياده‌سازي كنترلرهاي كلاسيك و مدرن صورت گرفته است. با توجه به عدم دسترسي به مدل فيزيكي سيستم، فرآيند شناسايي با استفاده از داده‌هاي ورودي–خروجي و از طريق دو رويكرد مجزا انجام شد. در روش نخست، با اعمال سيگنال تحريك شبه‌تصادفي PRBS به سيستم و به‌كارگيري مدل‌هاي پارامتريك ناپيوسته نظير ARX و ARMAX، مدل رياضي سيستم استخراج گرديد. در روش دوم، بر اساس تحليل رفتار ورودي–خروجي، مدل پيوسته سيستم به‌صورت تابع انتقال شناسايي شد. پس از ارزيابي و مقايسه دقت مدل‌هاي به‌دست‌آمده، طراحي و پياده‌سازي كنترلرهاي كلاسيك شامل كنترل‌كننده PID و جبران‌سازهاي Lead و Lag انجام گرفت. همچنين، كنترلر مدرن LQR با استفاده از مدل فضاي حالت استخراج‌شده طراحي و عملكرد آن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه مدل‌هاي شناسايي‌شده قادر به بازتوليد مناسب رفتار سيستم بوده و كنترلر LQR نسبت به كنترلرهاي كلاسيك، عملكرد بهتري از نظر پايداري، سرعت پاسخ و تلاش كنترلي ارائه مي‌دهد. در مجموع، مقايسه نتايج حاصل بيانگر برتري روش‌هاي كنترلي مبتني بر فضاي حالت نسبت به كنترلرهاي كلاسيك در دستيابي به عملكرد دقيق‌تر و پايدارتر است.

شناسايي سيستم , PRBS , كنترل PID , LQR , تابع تبديل , توپ و ميله , كنترل كننده كلاسيك , كنترل كننده مدرن