طراحی کنترل‌کننده مقاوم مبتنی بر شناسایی سیستم شبیه‌ساز بار آئرودینامیکی با موتور سنکرون مغناطیس دائم برای استفاده در شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه

شبیه‌سازهای بار آئرودینامیکی، بار متغیر با زمان مورد نیاز برای آزمودن کارآیی عملگرها در محیط آزمایشگاهی را فراهم می‌کنند. شبیه‌ساز بار الکتریکی به عنوان یکی از انواع شبیه‌سازهای بار دینامیکی، باید همزمان با دنبال کردن چرخش محور عملگر تحت آزمایش، یک گشتاور مطلوب را روی شافت آن اعمال کند. در چنین شرایطی، یک گشتاور خیلی بزرگ از طرف عملگر تحت آزمایش روی شبیه‌ساز بار اعمال می‌شود. اخیرا موتورهای سنکرون مغناطیس دائم برای ساخت شبیه‌ساز بار الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در عمل ترکیب موتور سنکرون مغناطیس دائم و درایو آن یک پروسه غیرخطی ناشناخته است. روش‌های مبتنی بر مدل طراحی شبیه‌ساز بار الکتریکی یک مدل ساده شده از موتور سنکرون مغناطیس دائم و درایو آن را مورد استفاده قرار می‌دهند. در این مقاله یک روش مستقل از مدل برای طراحی کنترل‌کننده شبیه‌ساز بار پیشنهاد شده است. ابتدا دو آزمایش کاربردی و جدید برای شناسایی مدل‌های شبیه‌ساز بار الکتریکی و اغتشاش تنظیم می‌شود. سپس مدل‌های شناسایی شده برای طراحی کنترل‌کننده مقاوم مبتنی بر تئوری فیدبک کمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. روش پیشنهاد شده شبیه‌ساز بار را به عنوان یک جعبه سیاه در نظر گرفته و اغتشاش بزرگ را فقط بر اساس مدل شناسایی شده پروسه غیرخطی نامشخص تضعیف می‌کند. محدودیت‌های تلاش کنترل در مرحله طراحی در نظر گرفته شده و در چنین شرایطی یک پهنای باند بزرگ برای سیستم غیرمینیمم فاز بدست آمده است. کارآیی مقاوم کنترل‌کننده روی اتصال شبیه‌ساز بار الکتریکی و عملگر تحت بررسی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

robust controller design based-on aerodynamic load simulator identification driven by pmsm for hardware-in-the-loop simulations

aerodynamic load simulators generate the required time varying load to test the actuator’s performance in the laboratory. electric load simulator (els) as one of variety of the dynamic load simulators should follows the rotation of the under test actuator (uta) and applies the desired torque to uta’s rotor at the same time. in such a situation, a very large torque is imposed to the els from the uta. recently, the permanent magnet synchronous motor (pmsm) has been used for the els. in practice, the composition of pmsm and its drive is an unknown nonlinear plant. model-based els design methodologies use a simplified model for pmsm and its drive. in this paper, a model-free method is used for els controller design. two applicable and novel experiments are set up for identifying the els and disturbance models. then, the identified models are used for a robust controller design based on quantitative feedback theory. the proposed method uses the els as a black-box and eliminates the large disturbance only based on the estimated model of the unknown nonlinear model. the control effort limitation is considered in the design stage and simultaneously a large bandwidth is achieved for the non-minimum phase system. the robust performance of the controller is evaluated on the els coupled to uta.