طراحی کنترلگر فازی مبتنی بر الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات برای ربات تعادلی دو چرخ

کنترل ربات‌های تعادلی از مسائل چالش برانگیز علم کنترل است. ربات تعادلی دو چرخ با ساختار فیزیکی مشابه آونگ معکوس، کاربرد وسیعی در حوزه‌های حمل و نقل، نظامی و تفریحی دارد. این مقاله به طراحی کنترل‌گر برای ربات تعادلی دو چرخ با هدف حفظ تعادل و ردیابی مسیرهای مختلف می‌پردازد. در اینجا معادلات دینامیکی ربات تعادلی دو چرخ به دو زیرسیستم مجزا یکی شامل متغیر‌های حالت زاویه تعادل و سرعت خطی و دیگری شامل متغیر حالت سرعت زاویه‌ای تفکیک می‌گردد. کنترل‌گر مد لغزشی برای کنترل زیرسیستم اول و کنترل‌گر فازی برای کنترل زیرسیستم دوم طراحی می‌گردد. کنترل‌گر فازی مبتنی بر مدل دینامیکی سیستم نیست و در برابر نامعینی‌های سیستم عملکرد مطلوبی دارد. برای تعیین مقادیر بهینه پارامترهای کنترل‌گر فازی از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده می‌شود. نتایج شبیه‌سازی بیانگر بهبود قابل ملاحظه عملکرد کنترل‌گر فازی مبتنی بر PSO در مقایسه با کنترل‌گر فازی در تعقیب سرعت زاویه‌ای‌های مختلف از نقطه نظر میانگین مربعات و بیشینه اندازه خطای تعقیب است. کنترل‌گر مد لغزشی نیز عملکرد مناسبی داشته و با حفظ زاویه تعادل و کنترل سرعت خطی زمان ردیابی را کاهش می‌دهد.