Sterowanie ślizgowe w układzie połączonych zbiorników

• Autorzy: Tomera M.

Warianty tytułu

EN

Sliding mode control in coupled tanks system

• Konferencja: Zastosowanie komputerów w nauce i technice 2014 (XXIV; 2014; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiony został układ regulacji poziomu wody wykorzystujący sterowanie ślizgowe. Zaprezentowany algorytm sterowania ślizgowego opiera się na nieliniowej powierzchni ślizgania pierwszego rzędu. Niedogodnością sterowania ślizgowego są efekty częstych przełączeń sygnału sterowania, co niekorzystnie wpływa na trwałość i pracę urządzenia wykonawczego, w tym przypadku pompy. W celu usunięcia tej niedogodności w regulatorze ślizgowym, zamiast funkcji przekaźnikowej została zastosowana funkcja ograniczająca, wprowadzająca warstwę graniczną na powierzchni ślizgowej, co powoduje zlikwidowanie oscylacji (chatteringu). Na działanie algorytmu sterowania ślizgowego bardzo niekorzystnie wpływają również szumy pomiarowe, które usunięte zostały poprzez zastosowanie rozszerzonego filtru Kalmana. Ocena jakości pracy zaprojektowanego regulatora ślizgowego przeprowadzona została w oparciu o badania symulacyjne. Uzyskaną jakość pracy zaprojektowanego regulatora ślizgowego porównano z układem równoważnym zawierającym regulator liniowy PID.

EN

The paper presents a system to control water level using sliding mode. The presented sliding mode control algorithm is based on a non-linear sliding surface of the first order. The drawback of sliding mode control are effects of frequent switching of control signal, what adversely affects the stability and the operation of the actuator, in this case the pump. In order to remove this drawback in the slide control instead of the relay function, the limiting function was applied, introducing a constraining layer on the slide surface, thereby causing chattering. The behavior of the sliding mode control algorithm is very adversely affected by the measurement noises, which were removed using the extended Kalman filter. Evaluation of the work quality of designed sliding mode control was carried out based on the simulation test. Obtained work quality of the designed sliding mode control was compared with the equivalent system containing linear PID controller.

Słowa kluczowe

PL

sterowanie ślizgowe; rozszerzony filtr Kalmana; układ połączonych zbiorników

EN

sliding mode control; extended Kalman filter; coupled tank systems

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 40
• Strony: 111--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Tomera M.

• Akademia Morska w Gdyni, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia tel: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• 1. Alam M.T., Charam P., Alam Q., Purwar S.: Sliding Mode Control of Coupled Tanks System: Theory and an Application, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Vol. 3, No. 8, 2013, pp. 650-656.
• 2. Aydin S., Tokat S.: Sliding mode control of a coupled tank system with state warying sliding surface parameter, Proceedings of International Workshop on Variable Structure Systems, Antalya, Turkey, 2008, pp. 355-360.
• 3. Boubakir A., Boudjema F., Boubakir C., Labiod S.: A fuzzy sliding mode controller using nonlinear sliding surface applied to the coupled tanks system, International Journal of Fuzzy Systems, Vol. 10, No. 2, 2008, pp. 112-118.
• 4. Chen, W., Zheng, T., Chen, M., & Li, X.: Improved Nonlinear Model Predictive Control Based on Genetic Algorithm, Chapter 3 in Advanced Model Predictive Control, Edited by Tao Zheng, Published by InTech, 2011.
• 5. Delavari H., Noiey A.R.: Robust intelligent control of coupled tanks, Proceedings of the 9th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modeling and Simulation, Istanbul, Turkey, 2007, pp. 1-6.
• 6. Gupta H., Verma O. P.: Intelligent Controller for Coupled Tank System, International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, ISSN: 2277 128X, Vol. 2, No. 4, 2012 pp. 154-157.
• 7. Hung J. Y., Gao W., Hung and J. C., Variable structure control: A survey, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 40, No.1, 1993, pp. 2-22.
• 8. Kushwaha P. K., Giri V. K.: PID controllers for water level control of two tank system, International Journal of Electrical, Electronics & Communication Engineering, Vol. 3, No 8, 2013, pp. 383-389.
• 9. Mahmood A.K., Taha H. H.: Design Fuzzy Logic Controller for Liquid Level Control, International Journal of Emerging Science and Engineering, Vol. 1, No. 11, 2013, pp. 23-26.
• 10. Pana H., Wonga H., Kapilaa V., de Queiroz M.S.: Experimental validation of a nonlinear backstepping liquid level controller for a state coupled two tank system, Control Engineering Practice, Vol. 13, No. 1, 2005, pp. 27-40.
• 11. Seng T.L., Khalid M., Yusof R.: Tuning a neuro-fuzzy controller by genetic algorithms with an application to a coupled-tank liquid-level control system, International Journal of Engineering Application on Artificial Intelligence, Vol. 11, pp. 517-529.
• 12. Slotine J. J., Li W.: Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, 1991.
• 13. Tomera M., Pozorski K.: Porównanie metod estymacji zmiennych stanu w układzie kaskadowym dwóch zbiorników, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 31/2012, ss. 131-138, ISSN 1425-5766.
• 14. Young K.D., Utkin V.I., Ozguner U., A Control Engineer’s Guide to Sliding Mode Control, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 7, No. 3, 1999, pp.328-342.