research centers


Search results: Found 4

Listing 1 - 4 of 4
Sort by

Article
Variable Structure Control Design for a Magnetic Levitation System
تصميم مسيطر ذو هيكل متغير لنظام الرفع المغناطيسي

Author: Shibly Ahmed Al-Samarraie شبلي أحمد السامرائي
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2018 Volume: 24 Issue: 12 Pages: 84-103
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper the variable structure control theory is utilized to derive a discontinuous controller to the magnetic levitation system. The magnetic levitation system model is considered uncertain, which subjected to the uncertainty in system parameters, also it is open-loop unstable and strongly nonlinear. The proposed variable structure control to magnetic levitation system is proved, and the area of attraction is determined. Additionally, the chattering, which induced due to the discontinuity in control law, is attenuated by using a non-smooth approximate. With this approximation the resulted controller is a continuous variable structure controller with a determined steady state error according to the selected control parameters. Finally the ability and the effectiveness of the proposed continuous variable structure controller to the magnetic levitation system are verified via numerical simulations. When state initiated inside the area of attraction, the results show that the ball position can be directed to follow various desired positions, with steady state error not exceeding0.1mm.

في هذا البحث تم استخدام نظرية التحكم في الهيكل المتغير لاشتقاق وحدة تحكم متقطعة في نظام الرفع المغناطيسي. يعتبر نموذج نظام الرافع المغناطيسي غير مؤكد ، والذي يخضع لعدم اليقين في معاملات النظام ، كما أنه غير مستقر ولاخطي. تم إثبات التحكم في الهيكل المتغير المقترح لنظام الرفع المغناطيسي ، وتم تحديد منطقة الجذب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تخفيف الثرثرة ، التي يسببها بسبب عدم الإستمرارية في قانون السيطرة، باستخدام تقريب غير سلس. مع هذا التقريب فإن وحدة التحكم الناتجة هي وحدة تحكم هيكل متغير مستمر مع وجود خطأ ثابت في الحالة المستقرة وفقًا لمعاملات التحكم المحددة. وأخيراً يتم التحقق من قدرة وفاعلية جهاز التحكم المتغير في الهيكل المتغير المقترح على نظام الرفع المغناطيسي من خلال عمليات محاكاة عددية. تظهر النتائج أنه يمكن توجيه موضع الكرة لمتابعة مختلف المواقف المطلوبة ، ومع شروط إبتدائية مختلفة ، والتي تبدأ في منطقة الجذب ، مع عدم تجاوز الخطأ 0.1mm عند الإستقرار.


Article
Sliding Mode Controller for Electromechanical System with Chattering Attenuation
مسيطر ذو شكل إنزلاقي للأنظمة الكهروميكانيكية مع تخفيف للإرتجاج

Authors: Shibly Ahmed AL-Samarraie شبلي أحمد السامرائي --- Ruaa Muayad AL-Wardie رؤى مؤيد الوردي
Journal: AL-NAHRAIN JOURNAL FOR ENGINEERING SCIENCES مجلة النهرين للعلوم الهندسية ISSN: 25219154 / eISSN 25219162 Year: 2015 Volume: 18 Issue: 2 Pages: 208-218
Publisher: Al-Nahrain University جامعة النهرين

Loading...
Loading...
Abstract

Electromechanical systems (EMS) may be considered as devices transforming electrical into mechanical energy. Every system that belongs to the electromechanical class can be decomposed in an electrical (ES) and a mechanical subsystem (MS). The motion control systems can be quite complicated because many different factors have to be considered in the design of electromechanical systems. These factors can be summarized as the nonlinearity, non-smoothness in its model, the uncertainty in system model parameters and non-satisfying matching condition. In this paper a new sliding mode control design approach for the EMS is proposed without neglecting the inductance in the electrical part or approximating the non-smooth perturbation. The first step in the proposed controller design consists of transforming the ES to a low pass filter (LPF) and then (the second step) designing a sliding mode controller (SMC) to the MS that will reject system model uncertainty and the effect of non-smooth disturbances. With a suitable selected LPF time constant, the SMC which controls the MS is nearly the equivalent control and as a result the chattering is attenuated greater than that in the case of classical SMC which designed by ignoring the electrical subsystem and also with a smaller control effort. The simulation results, of applying the proposed sliding mode control to an electromechanical system, show its superiority compared with classical SMC designed in two effective SMC features beside forcing the state to follow the desired position where chattering amplitude is greatly reduced with a significant reduction in control action value (approximately equal to third the required input voltage with the classical SMC).

يمكن إعتبار الأنظمة الكهروميكانيكية كآلات تقوم بتحوبل الطاقة الكهربائية الى طاقة ميكانيكية. كل نظام كهروميكانيكي يمكن تجزئته الى نظام جزئي كهربائي (ES) و نظام جزئي ميكانيكي (MS). بسبب عوامل كثيرة قد تكون السيطرة على حركة هذه الأنظمة غاية بالتعقيد حيث يجب الأخذ بهذه العوامل عند التصميم. يمكن تلخيص هذه العوامل على إنها اللاخطية، الخشونة (non-smoothness) في النموذج الرياضي، الشك أو عدم اليقين في معاملات النموذج وأيظا عدم تحقيق النموذج شرط الموائمة (the matching condition).في هذا البحث تم إقتراح إسلوب جديد في تصميم المسيطر المنزلق للأنظمة الكهروميكانيكية بدون الحاجة لإلغاء المحاثة في الدائرة الكهربائية أو تقريب التشويش الخشن. تتمثل الخطوة الأولى بتحوبل النظام الكهربائي الى مرشح منخفض (LPF) بينما الخطوة الثانية تتمثل بتصميم مسيطر منزلق للنظام الميكانيكي والتي ستتمكن من إزالة تأثير الشك و الخشونة بالنموذج الرياضي. بإختيار مناسب للثابت الزمني لل (LPF) يكون المسيطر المنزلق هو المسيطر المكافئ وكنتيجة لذلك ستخفف الإرتجاجات بشكل أكبر من تلك في حالة التصميم التقليدي للمسيطر المنزلق والذي صمم بعد إهمال النظام الكهربائي وأيضا مع فولتية داخلة أقل. إن نتائج المحاكات الرياضية لمنظومة كهروميكانيكية معينة أظهرت علو مقدرة التصميم المفترح بالمقارنة بالتصميم التقليدي وبخاصيتين مهمتين للمسيطر المنزلق ،بجانب قدرته على إرغام متغير الحالة لتتبع موقع معين، حيت تم تخيض الإرتجاج بشكل كبير وأيظا تقليل الفولتية الداخلة (تقريبا ثلث الفولتية المطلوبة في حالة امسيطر المنزلق التقليدي).


Article
Robust Adaptive Sliding Mode Controller for a Nonholonomic Mobile Platform
تصميم مسيطر منزلق المتكيف المتين لمنصة التحرك الذاتي ذات القيود الغير التامة

Authors: Shibly Ahmed Al-Samarraie شبلي أحمد --- Taif Ghadban Hama طيف غضبان حمه
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2019 Volume: 25 Issue: 8 Pages: 19-38
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper, a robust adaptive sliding mode controller is designed for a mobile platform trajectory tracking. The mobile platform is an example of a nonholonomic mechanical system. The presence of holonomic constraints reduces the number of degree of freedom that represents the system model, while the nonholonomic constraints reduce the differentiable degree of freedom. The mathematical model was derived here for the mobile platform, considering the existence of one holonomic and two nonholonomic constraints imposed on system dynamics. The partial feedback linearization method was used to get the input-output relation, where the output is the error functions between the position of a certain point on the platform and the desired path. The dynamic error model was considered uncertain and subjected to friction torques on the wheels. The adaptive sliding mode control was utilized to design a robust controller, that will force the platform to follow the desired trajectory. The simulation of the proposed controller was done via MATLAB to reveal the ability of the robust adaptive sliding mode controller applied as a trajectory tracker for various path shapes.

في هذه الورقة البحثية، تم تصميم وحدة تحكم باستخدام المسيطر المنزلق لتتبع مسار منصة ذاتية التحرك. منصة ذاتية التحرك هي مثال على نظام ميكانيكي غيرتامة التقييد. إن وجود قيود تامة يقلل من درجة الحرية التي تمثل نموذج النظام ، في حين أن القيود غير التامة تقلل من درجة الحرية المختلفة. تم اشتقاق النموذج الرياضي هنا منصة ذاتية التحرك ، مع الأخذ في الاعتبار قيد تام واحدة وقيدين غير تاميين مفروضين على ديناميكية النظام. تم استخدام طريقة التغذية الخلفية الجزئية للحصول على علاقة المدخلات والمخرجات ، حيث يكون الناتج هو وظائف الخطأ بين موضع نقطة معينة على المنصة والمسار المطلوب. واعتبر النموذج الديناميكي للخطأ غير مؤكد ، وتعرض لعزم إحتكاك الدوران على العجلات. تم استخدام المسيطر المنزلق المكييف لتصميم وحدة تحكم متينة ، والتي ستجبر المنصة على اتباع المسار المطلوب. تم إجراء محاكاة وحدة التحكم المقترحة عبر MATLAB للكشف عن قدرة المسيطر المنزلق المتين المكييف كمتتبع مسار لأشكال المسيرات المختلفة.


Article
Unity Sliding Mode Controller Design for Active Magnetic Bearings System
تصميم مسيطر منزلق أحادي لمنظوظة محامل مغناطيسية فعالة

Authors: Safanah M. Raafat سفانة مظهر رأفت --- Shibly Ahmed Al-Samarraie شبلي أحمد السامرائي --- Ali M. Mahmood علي مجيد محمود
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2015 Volume: 21 Issue: 6 Pages: 90-107
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

Active Magnetic Bearings (AMBs) are progressively being implemented in a wide variety of applications. Their exclusive appealing features make them suitable for solving traditional rotor-bearing problems using novel design approaches for rotating machinery. In this paper, a linearized uncertain model of AMBs is utilized to develop a nonlinear sliding mode controller based on Lyapunov function for the electromechanical system. The controller requires measurements of the rotor displacements and their derivatives. Since the control law is discontinuous, the proposed controller can achieve a finite time regulation but with the drawback of the chattering problem. To reduce the effect of this problem, the gain of the unite vector term is evaluated as a function to state variables. As a result the proposed discontinuous controller regulates the state to the origin in a finite time in spite of the uncertainty in system model and the presence of external disturbances. These results are demonstrated via numerical simulations. In addition the chattering in system response in these results is within the acceptable range.

إن تطبيق المحامل المغناطيسية الفعالة هي في تصاعد مستمر في الكثير من المجالات. إن صفات المحامل المغناطيسية المميزة يجعلها مناسبة كحل مبتكر لمشكلة محامل اللأعمدة الدوارة للمكائن. في هذه الورقة البحثية تم إستخدام نموذج خطي لمنظومة المحامل المغناطيسية الفعالة وذلك لإشتقاق قانون المسيطر المنزلق الاخطي بالإعتماد على دالة Lyapunovوالذي يتطلب قياس إزاحات الجزء الدوار ومشتقات هذه الإزاحات. إن كون المسيطر هو غير مستمر هذا يضمن الوصول الى سطح الإنزلاق بزمن محدد بعدها الإنزلاق الى الهدف حسب دالة الExponential وهو الأمر الذي يتسبب بحدوث مشكلة الإرتجاج. للتقليل من تأثير الإرتجاج تم حساب معامل المسيطر المنزلق كدالة لمتغيرات الحالة. كنتيجة سيكون المسيطر المنزلق قادرا على قيادة متغيرات الحالة الى نقطة الأصل على الرغم من وجود الشك في النموذج الرياضي (التغير في معاملات النموذج الرياضي). لإختبار وتأكيد صحة التصميم تمت محاكات نموذج منظومة المحامل المغناطيسية عدديا. بالإضافة لذلك وجد الإرتجاج في إستجابة المنظومة ضمن المستوى المقبول.

Listing 1 - 4 of 4
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (4)


Language

English (4)


Year
From To Submit

2019 (1)

2018 (1)

2015 (2)