طراحی و پیاده سازی الگوریتم کنترل درایور جهت جبران لقی سرومکانیزم یک سامانه ردیاب تصویری

یکی از بخش های اساسی و ضروری سخت افزاری در سامانه های ردیاب تصویری، سامانه سرومکانیزم دو درجه آزادی می باشد. در این سامانه ها جهت تامین حرکت در درجات آزادی مورد نظر از المانهای مکانیکی مانند چرخ دنده استفاده می شود. لقی چرخ دنده های موجود در جعبه دنده یک سامانه سرومکانیزم، از عوامل مهم ایجاد تاخیرات، نوسانات ناخواسته غیر خطی و همچنین عدم دقت در عملکرد این سامانه ها است. با توجه به ماموریت سامانه ردیاب تصویری، آثار مخرب وجود لقی در چرخ دنده ها باعث ایجاد اختلال در ردگیری هدف و حلقه ردیابی می گردد. در این تحقیق الگوریتم منحصربفردی بمنظور جبران اثر لقی ارائه می گردد. این الگوریتم بدون نیاز به تخمین میزان لقی موجود در چرخ دنده و عدم وابستگی به آن، امکان کاهش و یا حذف اثر لقی درعملکرد سامانه را فراهم می کند. در این روش، ابتدا سرعت ورودی و خروجی جعبه دنده اندازه-گیری شده و سپس با یکدیگر مقایسه می شوند. تفاضل این دو مقدار میزان تاثیر لقی بر روی سیگنال سرعت را به ما داده که پس از عبور دادن آن از یک کنترل کننده pid تبدیل به سیگنال کنترلی شده و مجددا آنرا توسط حلقه بازخورد به سیستم بر می گردانیم. در این روش دو عامل باعث افزایش سرعت کنترل و جبران لقی می شود. اول اینکه در حالتی که چرخ دنده ها با یکدیگر تماس پیدا کنند مانند یک جسم صلب عمل می کنند و نتیجه مقایسه کننده ( تفاضل سرعت ورودی و خروجی چرخ دنده ) صفر خواهد شد و در صورتیکه سیستم وارد فضای لقی شود، حاصل مقایسه کننده غیرصفر می شود و با وارد شدن این سیگنال مقایسه به حلقه کنترلی، سرعت موتور افزایش می یابد که باعث می شود تا هر چه سریعتر از فضای لقی عبور کنیم. دوم اینکه این سیگنال کنترلی را به حلقه گشتاور یا همان حلقه جریان موتور اضافه می کنیم. با توجه به داخلی تر بودن این حلقه نسبت به سایر حلقه ها، سرعت جبران لقی را می توان افزایش داد. با توجه به اینکه در تمام روش های کنترل لقی تسریع در عبور از فضای لقی امری مفید محسوب می شود، افزودن سیگنال کنترلی به حلقه گشتاور، این امر را برای ما میسر خواهد کرد. عدم پیچیدگی محاسباتی الگوریتم، امکان پیاده سازی آن را برای عموم سامانه های سرو مکانیزم فراهم می سازد. جهت ارزیابی اثر پارامترهای مختلف در محیط نرم افزاری، سامانه سرو مکانیزم شبیه سازی و اثر پارامترهای مختلف بر روی الگوریتم جبران اثر لقی مورد بررسی قرار می گیرد. با پیاده سازی الگوریتم استخراج شده بر روی نمونه عملی، اثر پارامترهای مختلف موثر بر روی الگوریتم و لقی سامانه اندازه گیری و با نتایج شبیه سازی شده مقایسه گردید. همین طور که در نتایج شبیه سازی بدست آمد، با پیاده سازی الگوریتم جبران اثر لقی، میزان بالازدگی سیگنال و مدت زمان رسیدن به پایداری به میزان 50 درصد بهبود یافت که این امر دقت موقعیت دهی و پاسخ سامانه را به طور قابل ملاحظه ای بالا می برد.