Improvement of output displacement of servo pneumatic system using fuzzy pi controller

• Published in: Engineering and Technology Journal Vol. 27; no. 13; pp. 2496 - 2508
• Main Authors: Hasan, Muhammad Y., Ulaywi, Majid Ahmad, Mahdi, Shayma Mahmud
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Baghdad, Iraq University of Technology 01-09-2009; Unviversity of Technology- Iraq
• Subjects: Control systems; fuzzy logic; Fuzzy systems; pid controller; Pneumatic control; servo pneumatic model; أنظمة التحكم
• ISSN: 1681-6900; 2412-0758
• DOI: 10.30684/etj.27.13.17

لقد أصبحت أنظمة الهواء و دوائرها أكثر انتشارا و استعمالا في الأجهزة الصناعية لعدة فوائد : سرعة الحركة و قلة تكلفة الصيانة و آمان و علو نسبة القدرة إلى الوزن و نظافة الاستعمال و سهولة في عملية المقارنة مع أنظمة أخرى مثل أنظمة الهيدروليك و أنظمة الكهروميكانيك. إن استخدامات الأنظمة الهوائية و تطبيقاتها في عدة مجالات منها : في بعض الأجهزة الطبية و الروبوتK كذلك تدخل في المعامل المصنعة للحديد و الخشب و البلاستك ... الخ. بالرغم من أن استخدام الأنظمة الهوائية في تطبيقات السيطرة على الموقع تواجه صعوبة و توعز هذه الصعوبة إلى التأثيرات اللاخطية في أنظمة الهواء. و قد تم في هذا البحث تصميم و تنغيم المسيطر المضبب المتناسب-المتكامل (Fuzzy PI) لأجل تحسين دقة المواقع اللحظية و الوصول إلى اقل نسبة خطأ للاستقرار في الموقع و كذلك لتعويض تأثير تسليط أي حمل خارجي, مع العلم إن عوامل كلا من المسيطرين قد نغمت باستخدام طريقة المحاولة و الخطأ. و لغرض المقارنة تم تصميم و تنغيم نوع أخر من المسيطرات كالمسيطر المتناسب-المتكامل-المتفاضل (PID), و تمت المقارنة بين نتائج استعمال كلا من المسيطرين و قد بينت المقارنة أن المسيطر (Fuzzy PI) قد حسن نسبة الخطأ للدائرة بإضافة حمل خارجي ثابت إلى 45 % و بإضافة حمل خارجي متغير مع تعويض واضح لتأثير إضافة الأحمال الخارجية إلى 19 %.
Pneumatic systems are widely used in industrial automation for their
advantages such as speed of motion, low cost of maintenance, safe operation and
high power / weight ratio, cleanliness, simplicity of operation as compared with
other systems such as hydraulic and electro - mechanical technologies.
In this work, a fuzzy PI controller is designed for improving the output
displacement of the servo pneumatic system, in order to improve the position
transient response. The aim of tuning is to reach minimum steady state error
in the output displacement and also to compensate the effect of applying
different types of external load forces. The parameters of the controller are tuned
using a trial and error method.
A comparison between the results of using Fuzzy PI controller and the
PID controller showed that the Fuzzy PI controller has improved the
maximum error ratio in position up to 45 % by adding a fixed external
load force and up to 19 % by adding variable external load force with high
compensation for the effects of any external load force.