طراحي كنترل‎كننده مد لغزشي مرتبه دوم براي سنسور ژيروسكوپ MEMS

كارشناسي ارشد

كنترل

بهمن ماه 1395

دكتر علي‎اكبر جلالي

برق

در پايان‎نامه حاضر، يك روش كنترلي مبتني بر روش مد لغزشي مرتبه دوم براي سنسور ژيروسكوپ MEMS پياده‎سازي شده است. با توسعه روزافزون ژيروسكوپ‎هاي MEMS مسئله مربوط به كنترل اين سنسورها از اهميت ويژه‎اي برخوردار است. هدف از طراحي كنترل‎كننده‎ اين است كه با وجود اثر كوپلينگ، نامعيني مدل و اغتشاشات وارد به سيستم، پايداري و همگرايي خطاي رديابي را تضمين نمايد. در اين پايان‎نامه ابتدا، يك روش كنترل مد لغزشي مرتبه اول براي كنترل سنسور ژيروسكوپ MEMS ارائه گرديده است، سپس يك كنترل‎كننده مدلغزشي مرتبه دوم با استفاده از الگوريتم فراپيچش طراحي شده تا نشان دهد عملكرد اين روش نسبت به روش‎هاي مد لغزشي متداول بهتر مي‎باشد و از خاصيت مقاومت‎پذيري و عدم حساسيت نسبت به نامعيني‎ها و اغتشاشات برخوردار است. علاوه بر آن مشكل نوسانات فركانس بالا يا همان پديده چترينگ مد لغزشي حل مي‎شود. به‎منظور كاهش دامنه سيگنال كنترلي، يك كنترل‎كننده بهينه كه با روش كنترل مد لغزشي مرتبه دوم تركيب شده، بر روي اين سنسور نيز پياده‎سازي شده است. در نهايت از يك تابع لياپانوف براي اثبات همگرايي زمان محدود اين روش كنترلي استفاده گرديده است. نتايج شبيه‎سازي، عملكرد مناسب روش ارائه شده را در حضور نامعيني‎ها و اغتشاشات وارد به سيستم نشان مي‎دهد.

1396/02/05

1/1/1900 12:00:00 AM

In this thesis, a control method based on second-order sliding mode control for MEMS Gyroscope sensor is proposed. The aim of controller design is that despite coupling effect, model uncertainties an​d disturbances, to ensure system stability an​d tracking error convergence. In this thesis, first, a sliding mode control is designed for MEMS Gyroscope sensor. However, chattering phenomenon is the main restriction of this control method. To overcome this problem an​d track a desired trajectory, a second order sliding mode control based on super-twisting algorithm is presented. In order to reduce the amplitude of the control signal, an optimal control with second order sliding mode control is combined an​d is implemented on MEMS Gyroscope sensor. The stability analysis is performed using a Lyapunov function for the proposed controllers. Simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the proposed approache.