ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تصميم نظام تحكم PID الضبابي الهجين للتحكم بحركة الرافعات المتحركة المؤتمتة للحد من تأرجح الحمل

Designing Hybrid Fuzzy PID Controller For Automated Mobile Cranes To Reduce Payload Swaying

2952   4   228   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2013
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

يتضمن هذا البحث دراسة الرافعات المتحركة المؤتمتة للحد من حالات انقلابها و التي غالبا ما تحدث بسبب تأرجح الحمل مما يتطلب وجود نظام تحكم بموضع الرافعة لوصولها إلى الموضع المحدد و إلى نظام تحكم آخر للتقليل من تأرجح الحمل قدر الإمكان أثناء حركة الرافعة. و على الرغم من تطور أنظمة التحكم التي تضبط عمل و أداء هذه الرافعات إلا أن تكرار حوادث الانقلاب في هذه الرافعات قادنا للبحث عن نظام تحكم ضبابي هجين و مقارنته بنظام تحكم PID بحيث يقوم على تحسين أداء عمل هذه الرافعات من خلال الحد من تأرجح الحمل و التحكم بالموضع الدقيق للرافعة. تم نمذجة المتحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID) و المتحكم التناسبي التكاملي التفاضلي الضبابي (Hybrid Fuzzy PID Controller) باستخدام برنامج MATLAB و مقارنة النتائج بهدف الحصول على أفضل نظام تحكم للرافعة.


ملخص البحث
يتناول هذا البحث دراسة أنظمة التحكم في الرافعات المتحركة المؤتمتة بهدف تقليل حالات انقلابها الناتجة عن تأرجح الحمل. يركز البحث على تصميم نظام تحكم ضبابي هجين ومقارنته بنظام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID) لتحسين أداء الرافعات من خلال تقليل تأرجح الحمل والتحكم الدقيق في موضع الرافعة. تم استخدام برنامج MATLAB لنمذجة ومحاكاة كلا النظامين ومقارنة النتائج للوصول إلى أفضل نظام تحكم. تشمل الدراسة مراحل متعددة بدءًا من النمذجة النظرية للرافعة وتحويلها إلى معادلات رياضية، مرورًا بدراسة نظام التحكم PID، وصولًا إلى تصميم نظام التحكم الضبابي الهجين ومقارنة النتائج النهائية بين النظامين. أظهرت النتائج أن النظام الضبابي الهجين يقدم تحسينات ملحوظة في تقليل تأرجح الحمل، رغم أنه يتطلب زمنًا أطول للوصول إلى الهدف المحدد ويتطلب خبرة أكبر في التصميم.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعد البحث خطوة مهمة نحو تحسين أنظمة التحكم في الرافعات المتحركة، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية المختلفة على أداء النظامين، مثل الرياح أو الاهتزازات الأرضية. ثانيًا، بينما أظهرت النتائج أن النظام الضبابي الهجين يقدم تحسينات في تقليل تأرجح الحمل، إلا أن الزمن الأطول للوصول إلى الهدف قد يكون غير عملي في بعض التطبيقات الصناعية التي تتطلب سرعة عالية. أخيرًا، يتطلب تصميم النظام الضبابي الهجين خبرة كبيرة، مما قد يحد من إمكانية تطبيقه على نطاق واسع دون تدريب مكثف للمهندسين والمشغلين.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟

    الهدف الرئيسي هو تطوير نظام تحكم ضبابي هجين لتحسين أداء الرافعات المتحركة المؤتمتة من خلال تقليل تأرجح الحمل والتحكم الدقيق في موضع الرافعة.

  2. ما هي الأدوات المستخدمة في نمذجة ومحاكاة أنظمة التحكم؟

    تم استخدام برنامج MATLAB لنمذجة ومحاكاة نظامي التحكم PID والضبابي الهجين.

  3. ما هي الفروقات الرئيسية بين نظام التحكم PID والنظام الضبابي الهجين؟

    النظام الضبابي الهجين يقلل من تأرجح الحمل بشكل أفضل ولكنه يتطلب زمنًا أطول للوصول إلى الهدف المحدد ويتطلب خبرة أكبر في التصميم مقارنة بنظام التحكم PID التقليدي.

  4. ما هي التحديات التي تواجه تطبيق النظام الضبابي الهجين في الصناعة؟

    التحديات تشمل الزمن الأطول للوصول إلى الهدف، الحاجة إلى خبرة كبيرة في التصميم، وعدم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية المختلفة على أداء النظام.


المراجع المستخدمة
(Omar, H.M, Control of Gantry and Tower Cranes.Ph.D. Thesis, M.S. Virginia Tech, 2003, Pages(63 – 67
(Wahyudi and Jalani, J, Design and implementation of classical PID controller for an automatic gantry crane system, Proceedings of The International Conference on Recent Advances in Mechanical & Materials Engineering, Kuala Lumpur, 2005, Pages(10 – 13
(Lee,H.H., Modeling and control of a Three-Dimensional Overhead Crane, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 1998, Pages(20 – 25
قيم البحث

اقرأ أيضاً

تم في هذا البحث تصميم متحكم تناسبي تكاملي تفاضلي كلاسيكي (PID controller) و تصميم متحكم تغذية عكسية (State Feedback Controller) للتحكم بحركة النواس العكوس و اجراء عملية المقارنة بين جميع الحالات و اختيار المتحكم الأنسب باستخدام برنامج MATLAB/SIMULINK.
تعتبر أنظمة التعليق من أهم المكونات في المركبات الحديثة كما أنها تعد أهم عوامل الراحة و الأمان فيها لذلك كان لابد من تأمين متحكم يضمن التفاعل الكامل بين مكونات نظام التعليق و يساعد في اتخاذ القرارات الدقيقة في الوقت المناسب, يقترح البحث تصميم متحكم ب استخدام نظام الاستدلال العصبي الضبابي المكيف الموسع (EANFIS) و استخدامه كوحدة اتخاذ قرار في نظام التعليق لنموذج ربع المركبة بغاية المحافظة على ثبات المركبة على الطرقات لتأمين راحة الركاب حيث يقوم بتحقيق دقة في اتخاذ القرار للمساهمة في تخفيض الاهتزازات و امتصاص الصدمات الناتجة عن عدم استواء الطريق و بالتالي يمنع وصولها إلى مقصورة القيادة و يؤمن الثبات و التماسك المطلوب تم تطبيق المتحكم على نموذج ربع المركبة و دراسة استجابة النموذج في حال حدوث اضطرابات مختلفة و مقارنة أداء المتحكم مع متحكم يعتمد على نظام الاستدلال الضبابي و مع استجابة النموذج الرياضي ذو الحلقة المفتوحة بوجود اضطرابات دخل مختلفة و قد أظهر المتحكم تفوقاً في الأداء من حيث تخفيض الإزاحات و سرعة الاهتزاز و تسارعه.
يستعرض هذا البحث نموذجاً رياضياً لمحرك خطوي من خلال لغة الماتلاب اعتماداً على المعادلات التي تصف عمل المحرك، و يعرض المواصفات الأساسية للحلقة المفتوحة للنموذج المصمّم، كما يقدّم نظاماً تحكمّياً يتحكّم بسرعة المحرك من خلال متحكّمات PID. كما يسلّط البح ث الضوء على كيفية استخدام المنطق الضبابي و تطبيقاته في أنظمة التحكّم من خلال تصميم متحكّم ضبابي يؤمن عملية التحكّم بسرعة المحرك، و يقارن البحث في النهاية بين المتحكّمين المصمّمين من حيث أداء التحكّم و سرعة الاستجابة.
إن من وظائف نظام التعليق في السيارة عزل الاهتزازات الناتجة بسبب وعورة الطريق عن السائق و تأمين قيادة مريحة. و لكن تصميم أنظمة التحكم لأنظمة التعليق نصف الفعالة أمر صعب بسبب اللاخطية التي تبديها العناصر المكونة لهذه الأنظمة مما جعل الدراسات المرتبطة ب ها تتسم بالتعقيد. لذلك و في سبيل تحسين أداء أنظمة التعليق نصف الفعالة دون تكلف عناء تصميم متحكم يعتمد على النموذج مباشرة تم تصميم نظام تحكم باستخدام المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم بالاعتماد على مبدأ التأخير في الجزاء للتحكم بنظام تعليق نصف فعال يستخدم المخمدات المغناطيسية الريولوجية. إذ يقوم المتحكم بمحاولة تحسين أداء النظام بناء على الاستجابة المرغوبة الموصوفة في جدول الجزاء. يستخدم المتحكم الضبابي متغيرين كدخل للمتحكم و هما سرعة الكتلة المعلقة و سرعة الكتلة غير المعلقة. باستخدام نموذج ربع سيارة بدرجتي حرية تمت نمذجة و محاكاة النظام في بيئة MATLAB & Simulink®، و تمت مقارنة النتائج مع استراتيجية sky-hook الواسعة الاستخدام، حيث أظهرت المحاكاة قدرة المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم على تقديم نتائج جيدةفي التقليل من تسارع الكتلة المعلقة في نماذج الطرق المتنوعة بالمقارنة مع استراتيجية sky-hook.
يقدم الباحث في هذه الورقة عرض لأحد أكثر أنماط التحكم الحديث دقة و استقرار و سرعة في الاستجابة، و هو نظام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID) الذي يعتبر أحد الحالات الخاصة لنظم التحكم بالحلقة المغلقة. و يتم عرض و مقارنة أشكال مختلفة من التحكم، و إ ظهار استجابة الأنماط الفرعية للمنظم PID من خلال استخدام متحكم منطقي قابل للبرمجة (PLC)، و برمجته ليكون متحكم من النوع (PID) و الاستفادة من هذه المنظومة للتحكم الدقيق بسرعة محرك ثلاثي الطور. حيث تم توصيل برنامج المتحكم القابل للبرمجة (PLC) بأحد برامج التحكم بالمراقبة و تحصيل البيانات و المعروفة بالاسم المختصر (SCADA). لمعايرة المتحكم من النوع (PID) و يتم استخدام هذا البرنامج لعرض نتائج استجابة الأنماط المختلفة للمتحكم PID على شكل منحنيات بيانية. حيث تظهر منحنيات الاستجابة سرعة و دقة استجابة تجعل من هذا التطبيق منظومة متكاملة يمكن أن تشكل البنية الأساسية للكثير من التطبيقات العملية كالروافع الكبيرة و خطوط الإنتاج المتداخلة و غيرها من التطبيقات، كما أن استخدام أجهزة PLC يجعل منها أنظمة ذات جودة و موثوقية عالية.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا