• شماره ركورد
    34104
  • پديد آورنده

    فربود شكوهي ثابت جلالي

  • عنوان
    گسترش الگوريتم تطبيقي–فازي–مود لغزشي با رويكرد بهبود كاركرد كنترلي و ساخت و پياده‌سازي آن بر آونگ وارون روي ارابه با اصطكاك غير خطي بالا
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    دكتري مهندسي مكانيك - گرايش طراحي كاربردي - ديناميك، كنترل و ارتعاشات
  • سال تحصيل
    1404
  • تاريخ دفاع
    1404/07/30
  • استاد راهنما
    دكتر اميرحسين دوايي مركزي
  • استاد مشاور
    دكتر اسماعيل خان ميرزا
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    سيستم آونگ وارون روي ارابه متحرك (IPC) به دليل ماهيت فرو-عملگر، ديناميك غيرِ خطي، كوپلينگ‌هاي ميان درجات آزادي و وجود اصطكاك غيرِ خطي بالا، از چالش‌هاي اصلي در مهندسي كنترل غيرِ خطي به شمار مي‌رود. اين سيستم به سبب ناپايداري ذاتي و حساسيت بالا به اغتشاش‌ها، نيازمند طراحي كنترل‌كننده‌اي است كه هم‌زمان پايداري، دقت و مقاومت در برابر عدم قطعيت‌ها را تضمين كند. در اين پژوهش، كنترل‌كننده تطبيقي-فازي-مود لغزشي (AFSMC) براي سيستم IPC با اصطكاك غيرِ خطي بالا توسعه مي‌يابد و پياده‌سازي مي‌شود. اين الگوريتم با تركيب مزاياي كنترل مود لغزشي براي تضمين پايداري، منطق فازي براي تقريب بخش‌هاي نامعين سيستم و بخش تطبيقي براي تنظيم برخط پارامترها، امكان كاهش لرزش، جبران اغتشاش‌هاي خارجي كران‌دار و مديريت تغييرات پارامتري را فراهم مي‌كند. براي بهبود كاركرد AFSMC، نوآوري‌هايي ارائه مي‌شود: «طراحي سطح لغزشي نوين (VPERRL) كه همگرايي سريع‌تر و كاهش نوسان‌ها را فراهم مي‌كند»، «معرفي تابع تقريب علامت شكوهي-مركزي براي كاهش لرزش ناخواسته در سيگنال كنترل» و «استفاده از تخمين تجربي نيروي اصطكاك براي اصلاح برخط نيروي ورودي كنترلي». كاركرد كنترل‌كننده پيشنهادي در محيط‌هاي شبيه‌سازي و آزمايشگاهي ارزيابي مي‌شود و نتايج نشان مي‌دهد كه AFSMC+ VPERRLتوسعه‌يافته، در سنجش با كنترل‌كننده‌هاي مرسوم SMC و AFSMC، از پايداري و دقت بالاتري برخوردار است. نتيجه‌ها بيانگر كاهش زمان نشست مناسب، فَرا-جَهِش كمينه و خطاي حالت ماندگار در شرايط گوناگون عملياتي و وجود نويز حسگر است. اين پژوهش بيان مي‌كند كه روش AFSMC توسعه‌يافته، چهارچوبي عملي و قابل اعتماد براي كنترل سيستم‌هاي فرو-عملگر پيچيده با ديناميك غيرِ خطي و اصطكاك شديد فراهم مي‌آورد و مي‌تواند مبنايي براي توسعه روش‌هاي كنترلي تركيبي تطبيقي–فازي–مود لغزشي در كاربردهاي صنعتي و تحقيقاتي باشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/09/12
  • عنوان به انگليسي
    Extension of the Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control (AFSMC) Algorithm with an Approach to Improving Control Performance an‎d Its Construction an‎d Implementation on the Inverted Pendulum on Cart with High Nonlinear Friction
  • تاريخ بهره برداري
    10/22/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فربود شكوهي ثابت جلالي

  • چكيده به لاتين
    The Inverted Pendulum on a Cart (IPC) system represents one of the fundamental challenges in nonlinear control engineering due to its underactuated nature, nonlinear dynamics, coupling between degrees of freedom, an‎d significant nonlinear friction. Given its inherent instability an‎d high sensitivity to disturbances, this system requires a controller design that simultaneously ensures stability, accuracy, an‎d robustness against uncertainties. In this research, an Adaptive-Fuzzy Sliding Mode Controller (AFSMC) is developed an‎d implemented for the IPC system with high nonlinear friction. By integrating the advantages of sliding mode control for stability guarantee, fuzzy logic for approximating uncertain system components, an‎d an adaptive mechanism for online parameter adjustment, this algorithm effectively mitigates chattering, compensates for bounded external disturbances, an‎d manages parametric variations. The following innovations are introduced to enhance AFSMC performance: 1) design of a novel sliding surface (VPERRL) enabling faster convergence an‎d reduced oscillations, 2) implementation of the Shokouhi-Markazi sign function approximation to suppress unwanted control chattering, an‎d 3) utilization of empirical friction estimation for real-time correction of control input forces. The performance of the proposed controller is eva‎luated through both simulations an‎d experimental implementations. Results demonstrate that the developed AFSMC+VPERRL framework achieves superior stability an‎d accuracy compared to conventional SMC an‎d AFSMC controllers. Key improvements include appropriate settling time reduction, minimized overshoot, an‎d reduced steady-state error under various operational conditions an‎d sensor noise. This study establishes that the developed AFSMC method provides a practical an‎d reliable framework for controlling complex underactuated systems with nonlinear dynamics an‎d significant friction, potentially serving as a foundation for hybrid adaptive-fuzzy-sliding mode control strategies in industrial an‎d research applications.
  • كليدواژه هاي فارسي
    كنترل تطبيقي فازي مود لغزشي , كنترل مود لغزشي , سطح لغزشي , تابع تقريب علامت شكوهي - مركزي , آونگ وارون روي ارابه , آونگ معكوس روي ارابه , پاندول معكوس روي گاري , اصطكاك غيرخطي , كنترل غيرخطي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Adaptive Fuzzy Sliding Mode Controller (AFSMC) , Sliding Mode Control (SMC) , Inverted Pendulum on a Cart (IPC) , VPERRL Sliding Surface , Sign Approximation Function , Nonlinear Friction , Nonlinear control
  • Author
    Farbood Shokouhi Sabet Jalali
  • SuperVisor
    Amir Hossein Davaie Markazi