طراحی و شبیه‌سازی کنترل مدلغزشی فازی موقعیت زاویه‌ای رولِ ناوچه جنگی، در حضور عدم‌قطعیت‌های ساختاری و اغتشاشات خارجی ناشی از امواج دریا

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 مربی/دانشکده مهندسی برق- دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء (ص) - تهران

2 دانشیار/دانشگاه هوایی شهید ستاری

چکیده

یکی از روش‌های پایدارسازی کشتی در مقابله با حرکات غیرخطیِ راستای زاویة رول، کنترل فین‌ها می‌باشد. با توجه به دینامیک کاملاً غیرخطیِ حرکت در راستای زاویة رول کشتی و همچنین با در نظر گرفتن عدم‌قطعیت‌های ساختاری و اغتشاشات خارجی ناشی از امواج دریا، استخراج مدل دینامیکی دقیق به سادگی حاصل نمی‌گردد. لذا، طراحی یک کنترل‌کننده مبتنی بر مدل سیستم که با عملکردی مطلوب، نیروی مناسب را به عنوان ورودی کنترل به فین‌ها اعمال کند و از طرفی بر عدم‌قطعیت‌های ساختاری و غیرساختاری بیان شده غلبه نماید، امری دشوار است. راهکار مرسوم برای کنترل چنین سیستم‌های غیرخطیِ نامطمئنی، استفاده از کنترل مقاومِ غیرخطی است. کنترل مدلغزشی یکی از روش‌های پرکاربرد کنترل مقاومِ غیرخطی است که می‌تواند بر عدم‌قطعیت‌های مذکور غلبه نماید، اما این روش کنترلی در مرحله پیاده‌سازی عملی دارای معایبی همچون لرزش در ورودی کنترل می‌باشد. در این مقاله، برای از بین بردن پدیده نامطلوب لرزش ورودی کنترل، کنترل مدلغزشی با سیستم فازی تاکاگی-سوگنو-کانگ ترکیب می‌شود. کنترل‌کننده مدلغزشی فازی حاصل شده، مزایای کنترل مدلغزشی را دارا بوده و همچنین در پیاده‌سازی آن اثری از پدیده لرزش ورودی کنترل نیست. به عنوان مطالعه موردی و به منظور نمایش عملکرد مطلوب کنترل‌کننده‌های پیشنهادی، یک مسیر مطلوبِ ناهموار و چالش‌برانگیز برای موقعیت زاویه‌ای رول در نظر گرفته شده و کنترل‌کننده‌های‌ مدلغزشی و مدلغزشی فازی بر روی یک ناوچة جنگی پیاده‌سازی و شبیه‌سازی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

design and simulation of fuzzy sliding mode control of roll angular position of warship, in presence of structured uncertainties and external disturbances caused by sea waves

نویسندگان [English]

  • mohammad veysi 1
  • mohammad reza soltanpour 2
1 Instructor/ Department of Electrical Engineering, Khatam ol Anbia University, Tehran
2 Associate Professor, Department of Electrical Engineering, Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology
چکیده [English]

یکی از روش‌های پایدارسازی کشتی در مقابله با حرکات غیرخطیِ راستای زاویة رول، کنترل فین‌ها می‌باشد. با توجه به دینامیک کاملاً غیرخطیِ حرکت در راستای زاویة رول کشتی و همچنین با در نظر گرفتن عدم‌قطعیت‌های ساختاری و اغتشاشات خارجی ناشی از امواج دریا، استخراج مدل دینامیکی دقیق به سادگی حاصل نمی‌گردد. لذا، طراحی یک کنترل‌کننده مبتنی بر مدل سیستم که با عملکردی مطلوب، نیروی مناسب را به عنوان ورودی کنترل به فین‌ها اعمال کند و از طرفی بر عدم‌قطعیت‌های ساختاری و غیرساختاری بیان شده غلبه نماید، امری دشوار است. راهکار مرسوم برای کنترل چنین سیستم‌های غیرخطیِ نامطمئنی، استفاده از کنترل مقاومِ غیرخطی است. کنترل مدلغزشی یکی از روش‌های پرکاربرد کنترل مقاومِ غیرخطی است که می‌تواند بر عدم‌قطعیت‌های مذکور غلبه نماید، اما این روش کنترلی در مرحله پیاده‌سازی عملی دارای معایبی همچون لرزش در ورودی کنترل می‌باشد. در این مقاله، برای از بین بردن پدیده نامطلوب لرزش ورودی کنترل، کنترل مدلغزشی با سیستم فازی تاکاگی-سوگنو-کانگ ترکیب می‌شود. کنترل‌کننده مدلغزشی فازی حاصل شده، مزایای کنترل مدلغزشی را دارا بوده و همچنین در پیاده‌سازی آن اثری از پدیده لرزش ورودی کنترل نیست. به عنوان مطالعه موردی و به منظور نمایش عملکرد مطلوب کنترل‌کننده‌های پیشنهادی، یک مسیر مطلوبِ ناهموار و چالش‌برانگیز برای موقعیت زاویه‌ای رول در نظر گرفته شده و کنترل‌کننده‌های‌ مدلغزشی و مدلغزشی فازی بر روی یک ناوچة جنگی پیاده‌سازی و شبیه‌سازی شده است.

کلیدواژه‌ها [English]

  • کنترل مدلغزشی فازی
  • سیستم فازی تاکاگی-سوگنو-کانگ
  • موقعیت زاویه‌ای رولِ ناوچه جنگی
  • عدم‌قطعیت
  • فین