مدل سازی و کنترل یک موتور سرو هیدرولیک تحت بار

سیستم های هیدرولیکی به دلیل توانایی تولید نیروها و گشتاورهای بالا، کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. سیستم سرو هیدرولیک نوعی از سیستم های هیدرولیکی می باشد که بسیار دقیق عمل می نماید. با توجه به اینکه سیستم های سرو هیدرولیک رفتاری غیرخطی دارند، مدل سازی، شبیه سازی و اعمال روش های کنترلی پیشرفته به این سیستم ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پروژه مدل سازی، شبیه سازی و کنترل حلقه بسته یک موتور هیدرولیکی(سرو هیدروموتور) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای اطمینان از صحت مدل سازی، یک سرو هیدروموتور به دو روش مدل سازی شده است. مدل اول با استفاده از نرم افزار simhydraulics (زیر مجموعه سیمولینک متلب) و مدل دوم از معادلات حاکم بر سیستم بدست آمده است. به دلیل اینکه پارامترهای سیستم زیاد بوده و بیشتر آنها غیر قابل اندازه گیری می باشد، با مقایسه نتایج حاصل از simhydraulics و نتایج تجربی، مقادیر پارامترهای سیستم بدست آورده شده سپس نتایج حاصل از دو روش مدل سازی با یکدیگر مقایسه گردیده است. در مدل ارائه شده با استفاده از معادلات، تراکم پذیری سیال در نظر گرفته شده است ولی در simhydraulics از آن صرف نظر شده است بنابراین مدل حاصل از معادلات، به واقعیت نزدیکتر بوده و به همین خاطر هنگام طراحی کنترلر، از آن استفاده شده است. به دلیل عملکرد بالای کنترلر pid ، از این کنترلر برای سیستم استفاده شده است. چون اساس طراحی این کنترلرها بر مبنای مدل خطی می¬باشد، ابتدا معادلات را خطی کرده و سپس مدل خطی از سیستم بدست آورده و برای آن کنترلرpid طراحی شده است. استفاده از کنترلر طراحی شده برای مدل غیرخطی، نتایج خوبی را حاصل نمی کند بنابراین برای آن کنترلر مناسب تری تنظیم می گردد. با اعمال بار به سیستم مشاهده می شود که کنترلر تنظیم شده نتایج خوبی نمی دهد که برای رفع این مشکل از کنترلر چند مدله با سوئیچ نرم و سوئیچ سخت استفاده شده است. استفاده از کنترلر با سوئیچ سخت، زمان نشست و همچنین نوسانات را کاهش می دهد اما بدلیل اینکه در سوئیچ سخت، تغییر کنترلرها ناگهانی صورت می گیرد باعث ایجاد پرش در پاسخ می گردد که برای رفع آن از کنترلر چند مدله با سوئیچ نرم استفاده شده است. با استفاده از منطق فازی شرایطی را به وجود آورده شده که تغییر بین کنترلرها به آرامی صورت گیرد. استفاده از کنترلر چند مدله با سوئیچ نرم زمان نشست و نوسانات را کاهش داده و هیچ پرشی در هنگام تغییر کنترلرها بوجود نمی آورد.