مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

کنترل موقعیت سیستم سرو هیدرولیک با استفاده از سامانه‌های تحت کنترل پمپ در یک مدار حلقه بسته هیدرولیکی به روش پسگام

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
2 دانشیار گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
10.22034/ijme.2026.543711.2128
چکیده
چکیده

در این پژوهش، کنترل موقعیت یک سیستم سرو هیدرولیک حلقه بسته از نوع سامانه‌های تحت کنترل پمپ با درنظرگرفتن عدم قطعیت‌های ناشی از فرسودگی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، یک کنترل‌گر غیرخطی مبتنی بر روش پسگام طراحی شده است که پایداری سیستم حلقه بسته آن با استفاده از تحلیل لیاپانوف تضمین می‌شود. در طراحی کنترل‌گر پیشنهادی، اثرات نشتی‌های داخلی، اصطکاک و تغییر پارامترهای هیدرولیکی به‌عنوان عدم قطعیت‌های واقعی سیستم لحاظ شده‌اند. سیستم سرو هیدرولیک موردمطالعه در این پژوهش نخست با استفاده از پارامتر‌‌های فیزیکی به‌صورت ریاضی مدل شده است. یک ساختار آزمایشگاهی با عملکرد مشابه سیستم صنعتی موردمطالعه جهت بررسی عملکرد کنترل‌گر طراحی و پیاده‌سازی کنترل‌گر اشاره شده ایجاد گردید. عملکرد کنترل‌گر پیشنهادی از طریق پیاده‌سازی عملی بر روی یک ساختار آزمایشگاهی واقعی مبتنی بر جمع‌آوری داده‌ها با استفاده از سخت‌افزار Arduino DUE و با ورودی مرجع سینوسی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تجربی نشان می‌دهد که کنترل‌گر پسگام در مقایسه با کنترل‌گر PID بهینه‌شده با الگوریتم ژنتیک، کاهش قابل‌توجهی در خطای رهگیری ایجاد کرده و خطای حالت ماندگار را که در روش PID حدود 3% است عملاً حذف می‌نماید. به طور مشخص، مقدار خطای RMS در روش پیشنهادی به کمتر از یک‌چهارم مقدار متناظر در کنترل‌گر PID کاهش‌یافته است. نتایج به‌دست‌آمده، کارایی و قابلیت کاربرد روش پیشنهادی را در سیستم‌های سرو هیدرولیک صنعتی نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Position Control of a Servo- Hydraulic System as a Pump-Control Closed-loop Hydraulic Circuit with Back Stepping Method

نویسندگان English

Hossein Abdollahzadeh 1
Seyed Reza Hamzeloo 2
Amir Refahi Oskuei 1
1 dMechanical Engineering, Associate Professor, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehan, Iran
2 Mechanical Engineering, Associate Professor, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehan, Iran
چکیده English

In this study, the position control of a closed-loop pump-controlled hydraulic servo system is investigated in the presence of uncertainties arising from system wear. To this end, a nonlinear backstepping-based controller is designed, and the stability of the closed-loop system is guaranteed using Lyapunov stability analysis. In the controller design, the effects of internal leakage, friction, and variations in hydraulic parameters are considered as realistic system uncertainties. First, the hydraulic servo system under study is mathematically modeled based on its physical parameters. Then, the backstepping controller is developed by explicitly accounting for system uncertainties. To evaluate the performance of the proposed controller, an experimental test rig with dynamic behavior similar to that of an industrial hydraulic servo system is designed and implemented. The controller performance is experimentally assessed through real-time implementation using an Arduino DUE hardware platform and a sinusoidal reference input. Experimental results demonstrate that the proposed backstepping controller significantly reduces the tracking error compared to a genetic algorithm–optimized PID controller and effectively eliminates the steady-state error, which is approximately 3% in the PID-based approach. Specifically, the root mean square (RMS) tracking error achieved by the proposed method is reduced to less than one-quarter of that obtained using the PID controller. The results confirm the effectiveness and practical applicability of the proposed control strategy for industrial hydraulic servo systems.

کلیدواژه‌ها English

Position control
Back stepping controller
Closed-loop Hydraulic Circuit
pump-control
nonlinear control

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 اردیبهشت 1405