Development of robust fuzzy control methods and their applications to a mechanical system

Abstract

In this study, a non-singleton fuzzy sliding control based strategies are investigated with simulation and also experimental studies in order to minimize angular velocity ripples of the nonlinear four-bar mechanism when it is driven by an electric motor. The mathematical model of the full system included the motor and four-bar mechanism is first obtained and open loop reply of the system is illustrated to show angular velocity ripples of the crank in the presence of the constant potential source. Secondly, an optimized PID controller by using pattern search is designed to reduce crank angular velocity ripples for the closed loop system. A new non-singleton type-1 fuzzy sliding controller is designed in order to obtain stable crank angular velocity in the steady state and performances of different types of fuzzy sliding controllers are comparatively illustrated. In addition to simulation results, experimental results of the controlled systems are also presented in order to show the effectiveness of the controllers in practice. As far as the industrial applications are concerned, simpler and more practical control algorithm is obtained with non-singleton type-1 fuzzy sliding control structure.

Bu çalışmada, bir elektrik motoruyla sürülen doğrusal olmayan dört-kol mekanizmasının açısal hız dalgalanmalarını minimuma indirgemek için non-singleton bulanık kayma kipli bir kontrol uygulaması benzetim ve deneysel çalışmalarla gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, motor ve dört-kol mekanizmasını içeren bütün sistemin matematiksel modeli çıkarılmış ve sabit kaynak gerilimi uygulandığında krank açısal hızındaki dalgalanmaları göstermek için sistemin açık çevrim cevabı sunulmuştur. İkinci olarak, kapalı çevrim sistem için karank açısal hızındaki dalgalanmaları azaltacak bir optimum PID kontrolör gerçekleştirilmiştir. Kalıcı durumda krank açısal hızını sabitlemek için yeni bir non-singleton tip-1 bulanık kayma kipli kontrolör tasarlanmıştır ve farklı tip bulanık kayma kipli kontrolörlerin performansları karşılaştırılmalı olarak gösterilmiştir. Benzetim sonuçlarına ek olarak pratikte önerilen kontrolörlerin etkinliğini göstermek için kontrol edilen sistemlerin deneysel sonuçları da sunulmuştur. Endüstriyel uygulamalar göz önünde bulundurulduğunda, non-singleton tip-1 bulanık kayma kipli kontrol yapısının daha basit ve pratik olduğu sonucuna varılmıştır