Ứng dụng điều khiển trượt và kỹ thuật cuốn chiếu hệ thống bồn kép
Abstract
This research presents a method to design a liquid level track csontroller for a coupled-tank system based on sliding mode control (SMC) approach and sliding mode control combined with a backstepping techniques (BSMC). The sliding mode controller is known as robust nonlinear controller to reject uncertainty and perturbation. The backstepping method breaks the problem of controlling complex higher order systems into a sequence of lower order control problems through a recursive procedure. The stability of the control system is proved by the Lyapunov theory. Simulation results in MATLAB/Simulink show the efficiency, suitability and robustness of the proposed control method compared with the traditional PID controller with the rising time, the settling time, the percent overshoot, the steady state error of the sliding mode controller and the backstepping techniques are 12.4(s), 23.2(s), 0(%), 0(cm); 11.23(s), 20(s), 0(%), 0(cm), respectively.
Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày phương pháp thiết kế bộ điều khiển bám mức chất lỏng cho hệ thống bồn kép dựa vào phương pháp điều khiển trượt và điều khiển trượt kết hợp với kỹ thuật cuốn chiếu. Điều khiển trượt là phương pháp điều khiển bền vững để loại bỏ nhiễu và thành phần không chắc chắn. Kỹ thuật cuốn chiếu chia bài toán điều khiển các hệ thống bậc cao phức tạp thành một chuỗi các bài toán điều khiển bậc thấp hơn thông qua thủ tục đệ quy. Tính ổn định của hệ thống được chứng minh bằng lý thuyết Lyapunov. Các kết quả mô phỏng trong MATLAB/Simulink đã cho thấy hiệu quả, sự phù hợp và bền vững của phương pháp điều khiển đề xuất so với bộ điều khiển PID truyền thống với thời gian tăng, thời gian xác lập, độ vọt lố, sai số xác lập của bộ điều khiển trượt và trượt cuốn chiếu tương ứng là 12.4(s), 23.2(s), 0(%), 0(cm); 11.23(s), 20(s), 0(%), 0(cm).
Tài liệu tham khảo
[1]. A. Muntaser and N. Buaossa. (2021). Coupled Tank Non-linear System; Modeling and Level Control using PID and Fuzzy Logic Techniques. Systems and Control, 1-8.
[2]. Trinh Luong Mien (2017). Liquid Level Control of Coupled-Tank System Using Fuzzy-Pid Controller. International Journal of Engineering Research & Technology, 6(11), 459-464.
[3]. S. Yordanova. (2016). Fuzzy logic approach to coupled level control. Systems Science & Control Engineering, 4(1), 215-222.
[4]. P. Gabriel Grace Keerthana and J. Gnanasoundharam (2016). Comparison of PI Controller, Model Reference Adaptive Controller and Fuzzy Logic Controller for Coupled Tank System. Indian Journal of Science and Technology, 9(12), 1-5.
[5]. D. Mursyitah, A. Faizal, and E. Ismaredah. (2018). Level Control in Coupled Tank System Using PID-Fuzzy Tuner Controller. In 2018 Electrical Power, Electronics, Communications, Controls and Informatics Seminar (EECCIS), Batu, East Java, Indonesia, Oct, 293-298.
[6]. Sumit Kumar and Mrs. Pooja Nagpal. (2017). Comparative Analysis of P, PI, PID and Fuzzy Logic Controller for Tank Water Level Control System. International Research Journal of Engineering and Technology, 4(4), 1174-1177.
[7]. A. N. Abdalla, T. K. Ibrahim, and H. Tao. (2018). Adaptive Fuzzy/PD controller for Coupled Two Tank Liquid Levels system. MATEC Web Conf, 225, 1-9.
[8]. S. Y. Sim, S. L. Kek, and K. G. Tay. (2017). Optimal control of a coupled tanks system with model-reality differences. Cambridge, UK, 1872, 1-7.
[9]. M. Saad. (2017). Performance Analysis of a Nonlinear Coupled-Tank System Using PI Controller. ujca, 5(4), 55–62.
[10]. S. Balamurugan, P. Venkatesh, and M. Varatharajan. (2017). Fuzzy sliding-mode control with low pass filter to reduce chattering effect: an experimental validation on Quanser SRIP. Sādhanā, 42(10), 1693-1703.
[11]. He Shen, Joseph Iorio and Ni Li. (2019). Sliding Mode Control in Backstepping Framework for a Class of Nonlinear Systems. Journal of Marine Science and Engineering, 7(12), 1-18.
[12]. Jinkun Liu. (2017). Sliding Mode Control Using MATLAB. Elsevier Science.
