دانلود رایگان ترجمه مقاله پیاده سازی کنترل کننده منطق فازی و کنترل کننده PID (نشریه الزویر 2018)

پیاده سازی کنترل کننده منطق فازی و کنترل کننده PID برای یک موتور DC کدگذار- “یک مطالعه موردی برای خودروی هدایت شده خودکار”

Implementing Fuzzy Logic Controller and PID Controller to a DC Encoder Motor – “A case of an Automated Guided Vehicle”

چکیده
1- مقدمه
2- توصیف مسئله و روش شناسی
2-1 توصیف مسئله
2- روش شناسی
3- مدلسازی و شبیه سازی ریاضی
3-1 تابع انتقال سیستم
3-2 تحلیل حالت پایدار سیستم
3-3 تحلیل گذرای سیستم
3-4 شبیه سازی کنترل کننده PID با استفاده از الگوریتم Ziegler-Nichols
4- پیاده سازی کنترل کننده منطق فازی
5- نتایج و بحث
6 نتیجه گیری مبتنی بر نتایج

چکیده
به منظور کاهش زمان ناآماد (مدت زمان از کارافتادگی) و زمان تدارک, کار کردن AGV با سرعت ثابت یا RPM در کارخانه ضروری است. کنترل کننده منطق فازی و کنترل کننده PID برای به دست آوردن RPM ثابت در AGV به کار برده می شوند. AGV شامل موتور DC جاروبکدار با کدگذار، درایور موتور، میکروکنترلر و باتری می باشد. کدگذار به شکل موقعیت شفت, به میکروکنترلر فیدبک می دهد. میکروکنترلر, خطا در سیستم را بر اساس پارامترهای تعریق شده توسط الگوریتم ها کاهش می دهد. فاز اول مقاله، اطلاعات مختصری در مورد سخت افزار، نرم افزار و الگوریتم ها ارائه می دهد. در فاز دوم مقاله، روش شناسی پیاده سازی الگوریتم به سیستم نشان داده شده است. در فاز نهایی مقاله، نتایج و بررسی ها بر اساس الگوریتم های کاربردی ذکر شده است. مقایسه بین کنترل کننده PID و کنترل کننده PID فازی نیز نشان داده شده است. الگوریتم های Ziegler-Nichols برای پیدا کردن پارامترهای PID استفاده می شود. MATLAB simulink و جعبه ابزار منطق فازی برای شبیه سازی استفاده می شوند. میکروکنترلر Arduino برای پذیرش بازخورد داده شده توسط کدگذار و کنترل سرعت موتور استفاده می شود. در پوسته یک مهره، این استراتژی های کنترل به AGV کمک می کنند تا با RPM ثابت و با زمان استقرار، خطای حالت پایدار و اورشوت کاهش یافته کار کند.
1- مقدمه
در این مقاله، روش شناسی پیاده سازی الگوریتم کنترل PID و الگوریتم کنترل منطق فازی را برای راه اندازی AGV در سرعت ثابت نشان داده شده است. برای دستیابی به سرعت ثابت AGV، سرعت یک موتور DC با استفاده از الگوریتم های فوق الذکر کنترل می شود [1]. شکل 1, بلوک دیاگرامی یک سیستم را نشان می دهد که در آن کدگذار به عنوان عنصر بازخورد استفاده می شود. موتور به عنوان یک کارخانه در نظر گرفته شده و Arduino (کنترل کننده منبع باز) به عنوان یک کنترل کننده استفاده می شود. نقطه تنظیم در شکل RPM است و خروجی در شکل وضعیت شفت موتور است [2]. پارامترهای PID با استفاده از الگوریتمZiegler Nichols یافت می شوند. فرایند منطق فازی به سه قسمت تقسیم می شود. بلوک دیاگرام منطق فازی در شکل 4 نشان داده شده است. با توجه به نقطه مرجع، اولین فازی سازی اتفاق می افتد. موتور تداخلی در تصویر بین فرآیند فازی سازی و فازی زدایی می آید [3-5]. 1) فازی سازی که داده های اندازه گیری شده را (به عنوان مثال RPM موتور, 200 است) را به داده های لفظی تبدیل می کند (به عنوان مثال, موتور, بسیار کند است). پس از پایان فرايند فازي سازي، قوانين فازي را مي توان به کار برد [4]. 2) موتور تداخل که انسجام و تحلیل مناسب را برای یک شبیه سازی خروجی فراهم می کند. 3) فازی زدایی, خروجی را بر اساس تابع عضویت و قواعد تعریف شده ارائه می کند [5] [13].

Abstract

It becomes essential to run AGV at a constant speed or RPM in the plant to reduce downtime and lead time. Fuzzy logic controller and PID controller are applied to achieve constant RPM in AGV. AGV contains DC brushed motor with encoder, motor driver, microcontroller and battery. Encoder gives feedback to microcontroller in the form of shaft position. Microcontroller reduces error in the system based on the parameters defined by the algorithms. The first phase of the paper gives brief information about the hardware, software and the algorithms. In the second phase of the paper, methodology for implementing the algorithm to the system is shown. In the final phase of the paper, results and discussions are mentioned based on the applied algorithms. Comparison between PID controller and fuzzy PID controller is also shown. Ziegler-Nichols Algorithms is used to find PID parameters. MATLAB simulink and fuzzy logic tool box are used for simulation. Arduino Microcontroller is used to accept the feedback given by the encoder and to control the speed of motor. In a nut shell, these control strategies help AGV to run at a constant RPM with reduced settling time, steady state error and overshooting.

1- Introduction

The present work demonstrates the methodology for implementing PID control algorithm and Fuzzy logic control algorithm to run AGV at a constant velocity. To achieve constant velocity of AGV, speed of a DC motor is controlled using above mentioned algorithms [1]. Fig. 1 shows the block diagram of a system, in which encoder is used as a feedback element. Motor is considered as a plant and Arduino (open source controller) is used as a controller. Set point is in the form of RPM and output is in the form of shaft position of the motor [2]. PID parameters are found using Ziegler Nichols algorithm. Fuzzy logic process is divided the three parts. Fuzzy logic Block diagram is shown in fig. 4. According to the reference point, first Fuzzification takes place. Interference engine comes in the picture between Fuzzification and Defuzzification process [3-5]. 1). Fuzzification which converts the measured data (e.g. RPM of the motor is 200) into rhetorical data (e.g. motor is too slow). Fuzzy rules can be defied after the Fuzzification process gets over [4]. 2). Interference Engine which provides appropriate coherence and analysis for an output simulation. 3). Defuzzification gives output on the basis of membership function and defined rules [5][13].