طراحی و ساخت سیستم کنترلی گوی و میله

سیستم گوی و میله یکی از شناخته شده ترین نمونه های آزمایشگاهی برای بررسی و تحلیل رفتار سیستم های ناپایدار در علم کنترل است. اهمیت این سیستم در آن است که به طور طبیعی ناپایدار بوده و بدون دخالت یک سیستم کنترلی مناسب، گوی به سرعت از روی میله سقوط می کند. این ویژگی آن را به بستری بسیار مناسب برای آموزش عملی مفاهیم کنترل خطی و غیرخطی، تحلیل پایداری و طراحی الگوریتم های کنترلی تبدیل کرده است. در این پروژه، کنترل کننده ی PID به عنوان یکی از ساده ترین و در عین حال پرکاربردترین کنترل کننده ها انتخاب شد. این کنترل کننده با سه مولفه تناسبی ، انتگرال گیر و مشتق گیر قادر است به صورت بلادرنگ خطای موقعیت گوی را با دقت مناسبی کاهش داده و پایداری سیستم را تضمین نماید. پارامترهای این کنترل کننده به صورت تجربی و از طریق آزمون و خطا روی سخت افزار تنظیم شدند تا به پاسخ بهینه تری در کنترل زاویه میله و موقعیت گوی برسیم. تمامی کدنویسی ها و پیاده سازی کنترل کننده PID در محیط نرم افزار Arduino IDE صورت گرفت و عملکرد سیستم در بستر واقعی بررسی شد. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که کنترل کننده ی PID با تنظیم مناسب ضرایب خود توانست سیستم را در محدوده ی مشخصی پایدار نگه دارد.

کلیدواژه ها:

سیستم گوی و میله ، کنترل کننده PID ، پایداری