طراحی کنترلر ترکیبی فازی/PID جهت تعیین نیروی لازم برای پایداری تراکتور در شیب های عرضی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم

2 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه فردوسی مشهد

10.22034/jrmam.2022.13790.581

چکیده

حرکت تراکتور در شیب های عرضی یا جانبی سبب واژگونی و خسارت وارده به آن و در اکثر موارد سبب مرگ راننده می شود که بیش از 50 % تصادفات آن مربوط به واژگونی می باشد. به‌طورکلی واژگونی تراکتور می تواند به دو صورت واژگونی جانبی و به سمت عقب باشد که ناشی از عوامل مختلفی است، یکی از این عوامل قرار گرفتن تراکتور روی شیب های عرضی می باشد. هنگامی‌که این شیب بیش از حد باشد و یا ناهمواری های روی آن شدید باشد، باعث واژگونی تراکتور می گردد. در این مقاله به طراحی یک سیستم کنترلر ترکیبی دو لایه پرداخته شده است که لایه ی اول یک کنترلر فازی و لایه ی دوم کنترلر از نوع تناسبی انتگرالی مشتقی (PID) است. توسط این دو کنترلر نیروی لازم برای پایداری و تعادل تراکتور در شیب‌ های عرضی تعیین شده است و در محیط سیمولینک نرم‌افزار متلب عملکرد این دو کنترلر مورد بررسی قرار گرفت. درواقع کنترلر دوم (PID) به‌منظور کاهش خطا و بالا بردن سرعت عکس العمل سیستم به کار برده شد. به عبارتی استفاده ترکیبی از این دو کنترلر که یک سیستم کنترل ترکیبی را به وجود می آورند، به نحو موثرتری می‌تواند تعادل تراکتور را در راستای شیب عرضی حفظ کند و از واژگونی آن جلوگیری نماید. اطلاعات به دست آمده از این کنترلر ها که به صورت تعیین نیروی لازم جهت پایداری تراکتور است، به یک عملگر هیدرولیکی داده می شود تا این نیرو توسط آن به بدنه تراکتور در هنگام شرایط واژگونی در شیب های عرضی وارد شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Development of a combined fuzzy / PID controller for determining the required force for tractor stability in side slopes

نویسنده [English]

  • Mohammad Hossein Abbaspour-Fard

چکیده [English]

The movement of the tractor on the side or lateral slopes causes overturning and, consequently, its damage and, in most cases, may also the driver’s death. More than 50% of accidents are related to overturning. In general, tractor overturning can be in the form of lateral and backward overturning, caused by various factors, one of which is the Sharp and uneven side slopes. In this paper, two controllers are designed as a hybrid unit, the first controller is a fuzzy controller, and the second controller is a Proportional Integral Derivative controller (PID). Simultaneously employing these two controllers, the necessary force for the stability and balance of the tractor on side slopes is determined. The performance of the integrated controller was investigated using the Simulink MATLAB environment. Combining these two controllers creates a combinatory control system that can monitor the tractor’s balance on the go on the side slope to prevent overturning phenomena. The fuzzy controller determines the required force for the tractor’s stability, and the PID controller corrects the amount of this force by considering the existing errors. The information obtained from these controllers, which is in the form of determining the force required for the tractor’s stability, is transferred to a hydraulic actuator to apply this force to the tractor body during overturning conditions on side slopes. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Controller (PID)
  • Fuzzy controller
  • Lateral overturning
  • Side slope