التحكم بسرعة وموضع محرك بيزوكهربائي خطي باستخدام المتحكمات الذكية Fuzzy PID
الملخص
يعد المحرك البيزوكهربائي الخطي (Linear Piezoelectric Motor: LPZM) من أهم أنواع المحركات التي تقدم دقة عالية بالموضع واستجابة سريعة. يستخدم بشكل واسع في التطبيقات الصناعية والتطبيقات الطبية ولاسيما في الأدوات الجراحية والروبوتات.
في هذا المقال نقدّم دراسة تحليلية ونمذجة لمحرك بيزوكهربائي خطي مع نظام قيادة أمثلي له مستخدمين تقنية الذكي ذو المنطق الغامض من نوع Fuzzy PID، في البداية تم اعداد نموذج ديناميكي للمحرك البيزوكهربائي الخطي اعتمادا على معادلات الحركة للجزء المتحرك (المزلاق) بالنسبة للجزء الثابت. ثم تم تصميم نظام القيادة للمحرك اعتماداً على المتحكمات التقليدية PID وتم تعيير بارامترات المتحكم للحصول على أفضل استجابة ممكنة لا شارتي السرعة والموضع، الا أن الهدف من استخدام المحرك في تطبيقات الدقة العالية وسرعة الاستجابة تتطلب متحكماً أكثر دقة وأسرع استجابة من المتحكمات التقليدية فتم اختيار متحكم ذكي يعتمد المنطق الغامض وذلك لان العلاقة بين القوة الناتجة عن المحرك مع الجهد والتيار هي علاقة غير خطية.
أثناء عملية تصميم المتحكم Fuzzy PID تم تحديد درجة انتماء الدخل لمجموعات الدخل الغامضة، وتحدد ربح الخرج وفق قانون التحكم المطبق على النظام. كما تم بناء المتحكم في بيئة Matlab/Simulink، يعمل هذا النموذج المطور على التحكم بالسرعة والموضع معاً للمحرك LPZT.
لقد أظهرت النتائج المتحكم أن الذكي أسرع استجابة من المتحكم الكلاسيكي بمقدار 1.2 ميللي ثانية، مما يأكد أهمية المتحكم الذكي ذو المنطق الغامض وسرعة أدائه للوصول لحالة الاستقرار خلال زمن أقل بالمقارنة مع المتحكمات الكلاسيكية.
