شناسایی پارامتر معادلات دینامیک و کنترل مود لغزشی گیمبال دو محوره

از مشکلات اصلی طراحی یک کنترلگر، عدم اطلاع از پارامترهای معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه روشی جهت شناسایی پارامترهای نامشخص معادلات گیمبال دو محوره و سپس اعمال کنترلر بر آن می باشد. از جمله پارامترهای نامعینی که در معادلات گیمبال وجود دارد، مولفه‌های ماتریس‌های ممان اینرسی، کوریولیس، و اصطکاک را می‌توان نام برد. در این تحقیق به‌منظور تخمین پارامترهای نامعلوم، روش گاوس نیوتون که مبتنی بر یک تحلیل معکوس گرادیان محور است، استفاده می‌شود. با توجه به حساسیت شدید مسائل معکوس به خطاهای اندازه‌گیری با یک هموارسازی مناسب این اثر نامطلوب کاهش داده می‌شود. در این پژوهش برای نخستین مرتبه، یک روش دقیق برای محاسبه ضرایب حساسیت معادلات دینامیکی گیمبال ارائه می‌گردد. پس از فرآیند شناسایی، کنترل گیمبال دو محوره بوسیله ی کنترل مود لغزشی نیز صورت می‌پذیرد. گشتاورهای اعمالی به روش کنترل مود لغزشی به منظور پایدارسازی خط دید طراحی می شوند و اثبات پایداری نیز برای کنترل مود لغزشی صورت می‌گیرد. شبیه سازی شرایط آزمایشگاهی در بخش شناسایی و نتایج کنترلی بدست آمده، حاصل مدل سازی سیستم در نرم افزار matlab می‌باشد.

Parameter Estimation of Dynamic Equations and Sliding Mode Control of a Twoaxis Gimbal

A major problem in design of a controller is that some of the parameters of the governing dynamic equation might be unknown. The purpose of the present study is to provide a method for identification of the unknown parameters of the dynamic equations of the twoaxis gimbal system and then applying a suitable controller to it. Among the uncertain parameters which may exist in the dynamic equations of a twoaxis gimbal, the components of the inertia matrix, the coriolis matrix, and the friction matrix can be named. In this research, in order to estimate the unknown parameters of the system, the GaussNewton method which is a gradientbased inverse technique is used. Regarding the severe sensitivity of inverse problems to measurement errors, by using a proper smoothing technique, this undesirable effect is reduced. In the present work, for the first time, an accurate technique for computation of sensitivity coefficients of the dynamic equations of the gimbal is presented. After identification of the unknown parameters, the control of the twoaxis gimbal is also performed by sliding mode control. The applied moments are designed by sliding mode control to stabilize the line of sight. Also, proof of stability is presented for the sliding mode control. Simulation of the laboratory tests in the identification section and also control results are obtained by modeling of the system in MATLAB.