ตัวควบคุมที่แปลงระบบควบคุมให้เป็นระบบเชิงเส้นด้วยการป้อนกลับชนิดปรับค่าเองได้สำหรับระบบจานหมุนทางกล

Self-tuning feedback linearization controller for a mechanical disk plant

Name: ธนะชัย วิภาวรศิลป์

ThaSH: การควบคุมอัตโนมัติ

ThaSH: ระบบควบคุมป้อนกลับ

ThaSH: ตัวควบคุมแบบปรับค่าเองได้

Abstract: นำเสนอวิธีการควบคุมติดตามทางเดินสำหรับระบบจานหมุนทางกลที่ไม่เป็นเชิงเส้น ตัวควบคุมได้รับการออกแบบบนพื้นฐานของการแปลงระบบควบคุมให้เป็นระบบเชิงเส้นด้วยการป้อนกลับ และการชดเชยพลวัติของระบบในระบบเวลาไม่ต่อเนื่อง แบบจำลองของระบบปิดจะมีลักษณะเป็นสมการทางพีชคณิตกล่าวคือ เอาต์พุตในอนาคตเท่ากับอินพุตที่เวลาปัจจุบันโดยมีเวลาหน่วงคงที่ ซึ่งเอื้อต่อการนำไปใช้ในการควบคุมเส้นทางเดินของระบบ และเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการควบคุมที่แปลงระบบให้เป็นเชิงเส้นด้วยการป้อนกลับโดยทั่วไป จะพบว่าวิธีการนี้ไม่จำเป็นต้องใช้สัญญาณความเร็วและความเร่งของเส้นทางเดินอ้างอิง ผลการทดลองควบคุมระบบจริงแสดงให้เห็นว่า วิธีการควบคุมดังกล่าวสามารถควบคุมให้ระบบติดตามเส้นทางเดินแบบต่อเนื่องที่ต้องการได้เป็นอย่างดี และเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการควบคุมที่แปลงระบบให้เป็นเชิงเส้นด้วยการป้อนกลับโดยทั่วไป พบว่าตัวควบคุมที่นำเสนอให้ผลการควบคุมที่ดีกว่าเมื่อสัญญาณอ้างอิงไม่เรียบ ในกรณีที่แบบจำลองของระบบมีพารามิเตอร์ที่ไม่ทราบค่าและเส้นทางเดินเป็นฟังก์ชันเป็นคาบ ความสามารถในการปรับค่าเองได้จะถูกติดตั้งลงในตัวควบคุมเพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์ที่ไม่ทราบค่า โดยวิธีการปรับค่าของตัวควบคุมนั้นประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ควบคุมให้ระบบติดตามทางเดินที่ต้องการได้ แม้ว่าในตอนเริ่มต้นพารามิเตอร์ของระบบจะมีค่าไม่ถูกต้อง ในกรณีที่สัญญาณอ้างอิงมีลักษณะเป็นขั้นบันไดหรือมีความไม่ต่อเนื่อง สัญญาณอ้างอิงจะถูกปรับให้เป็นสัญญาณแบบเรียบเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สัญญาณควบคุมมีค่าสูงจนเกินไป โดยใช้ฟังก์ชันถ่ายโอนของรูปมาตรฐานของระบบอันดับสองในการแปลงสัญญาณที่มีลักษณะเป็นขั้นบันได ให้เป็นสัญญาณใหม่ที่มีความเรียบ จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า วิธีดังกล่าวสามารถรับมือกับสัญญาณอ้างอิงที่มีลักษณะเป็นขั้นบันไดได้อย่างมีประสิทธิผล

Abstract: This Thesis proposes a technique to control a nonlinear mechanical disk plant to follow a trajectory. A controller is designed based on feedback linearization and suppression of the system dynamics in discrete-time. The resulting closed loop system behavior is thus in algebraic form, i.e., the output in the future equals the current input with a constant time delay. In this way, the control of the output trajectory is easy. Compared to conventional feedback linearization, this technique does not require velocity and acceleration command. The experimentation on the disk plant demonstrates that the technique is able to control the plant to perfectly track a desired smooth trajectory. Compared to conventional feedback linearization, the proposed controller is more effective, especially when reference signal is unsmooth. In case that the system model contains unknown parameter and trajectory is periodic, a self-tuning ability is to be installed in the controller to estimate the unknown parameter. The purposed self-tuning algorithm is also successfully implemented to give a perfect tracking result even when the plant parameter is not precise at the beginning. In case that the reference trajectory contains a step or discontinuity, the trajectory should be modified such that it becomes smooth trajectory to avoid high control effort. The standard second order transfer function could be used to convert the step trajectory into a new smooth trajectory. The experiment demonstrates that this technique can effectively control the system to follow a step trajectory as well.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: รัชทิน จันทร์เจริญ

Role: ที่ปรึกษา

Name: ศุภวุฒิ จันทรานุวัฒน์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2552

Modified: 2557-04-22

Issued: 2557-03-27

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Thanachai_ Vi.pdf	2.84 MB	5	2018-06-01 12:23:13

ใช้เวลา

0.039031 วินาที