Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 2

Modeling and Development of Predictive Controller for Positioning Control of Electro-Hydraulic Actuator (EHA) System

Modelowanie i rozwój sterownika predykcyjnego do sterowania pozycjonowaniem układu siłownika elektrohydraulicznego (EHA)

10.15199/48.2024.02.36

nr katalogowy: 147354
10.15199/48.2024.02.36

Streszczenie

An Electro-Hydraulic Actuator (EHA) is a hydraulic system that is commonly used in applications that require high power concentrations, efficient energy dissipation, or exceptionally high forces. The crucial part of this system is to control the position of its cylinder stroke at the desired position. Failure to properly control the position will cause the cylinder stroke position to be inaccurate. This study is proposed for this reason. The scope of this study consists of modeling and controlling the EHA positioning system. In this study, the system identification technique is used to model the EHA system, while predictive controller specifically Predictive Functional Controller (PFC) is proposed as a new strategy to control the position of the EHA system. Both modeling and controlling processes in this study fully utilise MATLAB software. To evaluate the effectiveness of the proposed PFC, the positioning performance of the PFC was compared with the basic controller (Proportional-Integral-Derivative (PID)) in terms of transient response performance. Comparison between the proposed PFC and the classical PID controller based on MATLAB Simulink showed that PFC can be used to control the EHA positioning system, however, the speed response of the system can be improved through certain modifications in the PFC algorithm.

Abstract

Siłownik elektrohydrauliczny (EHA) to układ hydrauliczny, który jest powszechnie stosowany w aplikacjach wymagających dużej koncentracji mocy, wydajnego rozpraszania energii lub wyjątkowo dużych sił. Kluczową częścią tego systemu jest sterowanie położeniem skoku cylindra w żądanej pozycji. Brak właściwej kontroli pozycji spowoduje, że pozycja skoku cylindra będzie niedokładna. To badanie jest proponowane z tego powodu. Zakres tego badania obejmuje modelowanie i sterowanie systemem pozycjonowania EHA. W tym badaniu do modelowania systemu EHA wykorzystano technikę identyfikacji systemu, podczas gdy sterownik predyktywny, w szczególności Predictive Functional Controller (PFC), został zaproponowany jako nowa strategia kontrolowania pozycji systemu EHA. Zarówno procesy modelowania, jak i sterowania w tym badaniu w pełni wykorzystują oprogramowanie MATLAB. Aby ocenić skuteczność proponowanego PFC, wydajność pozycjonowania PFC została porównana z podstawowym regulatorem (proporcjonalno-całkująco-różniczkującym (PID)) pod względem wydajności odpowiedzi na stany przejściowe. Porównanie proponowanego PFC z klasycznym regulatorem PID opartym na MATLAB Simulink wykazało, że PFC może być wykorzystany do sterowania systemem pozycjonowania EHA, jednak odpowiedź prędkościowa układu może zostać poprawiona poprzez pewne modyfikacje algorytmu PFC.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Ishak, N., Kamarudin, A. Z., & Adnan, R. (2021). Tracking control of an electro-hydraulic actuator system using LQR controller. ELEKTRIKA - Journal of Electrical Engineering, 20(2), 8- 13.
[2] Ling, T. G., Rahmat, M. F., & Husain, A. R. (2012, March). System identification and control of an Electro-Hydraulic Actuator system. In 2012 IEEE 8th International Colloquium on Signal Processing and its Applications (pp. 85-88). IEEE.
[3] Parvaresh, A., & Mardani, M. (2019). Model predictive control of a hydraulic actuator in torque applying system of a mechanically closed-loop test rig for the helicopter gearbox. Aviation, 23(4), 143- 153.
[4] Ling, T. G., Rahmat, M. F., & Husain, A. R. (2014). A comparative study of linear ARX and nonlinear ANFIS modeling of an electrohydraulic actuator system. Jurnal Teknologi, 5, 1-8.
[5] Ghazali, R., Sam, Y. M., & Rahmat, M. F. A. (2009, November). On-line identification of an electro-hydraulic system using recursive least square. In 2009 IEEE Student Conference on Research and Development (SCOReD) (pp. 471-474). IEEE.
[6] Rahmat, M. F., Ling, T. G., Husain, A. R., & Jusoff, K. (2011). Accuracy comparison of ARX and ANFIS model of an electrohydraulic actuator system. International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems, 4(3), 440-453.
[7] Rahmat, M. F. A., Rozali, S. M., Wahab, N. A., & Jusoff, K. (2010). Modeling and controller design of an electro-hydraulic actuator system. American Journal of Applied Sciences, 7(8), 1100.
[8] AKCA, T. B., ULU, C., & OBUT, S. (2023). ANFIS Based Inverse Controller Design for Liquid Level Control of a Spherical Tank. Przeglad Elektrotechniczny, 99(2).
[9] Åström, K. J., & Hägglund, T. (2001). The future of PID control. Control Engineering Practice, 9(11), 1163-1175.
[10] Essa, M. E. S. M., Aboelela, M. A., & Hassan, M. A. M. (2016). Position control of hydraulic servo system using proportionalintegral-derivative controller tuned by some evolutionary techniques. Journal of Vibration and Control, 22(12), 2946-2957.
[11] Zulfatman & Rahmat, M. F. (2009). Application of self-tuning fuzzy PID controller on industrial hydraulic actuator using system identification approach. International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems, 2(2), 246-261.
[12] Rozali, S. M., Rahmat, M. F., Wahab, N. A., & Ghazali, R. (2010, December). PID controller design for an industrial hydraulic actuator with servo system. In 2010 IEEE Student Conference on Research and Development (SCOReD) (pp. 218-223). IEEE.
[13] Alqadasi, M. M. A., Othman, S. M., Rahmat, M. F., & Abdullah, F. (2019). Optimization of PID for industrial electro-hydraulic actuator using PSOGSA. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 17(5), 2625-2635.
[14] Shern, C. M., Ghazali, R., Horng, C. S., Soon, C. C., Too, J., & Sam, Y. M. (2020). Performance Evaluation of EHA System using Weight Aggregation Strategy in MOPSO-PID. Journal of Advanced Research in Applied Mechanics, 73(1), 1-10.
[15] Ghani, M. F., Ghazali, R., Jaafar, H. I., Soon, C. C., Sam, Y. M., & Has, Z. (2022). Improved third order PID sliding mode controller for electrohydraulic actuator tracking control. Journal of Robotics and Control (JRC), 3(2), 219-226.
[16] Liang, X. W., & Ismail, Z. H. (2019). System identification and model predictive control using CVXGEN for electro-hydraulic actuator. International Journal of Integrated Engineering, 11(4).
[17] Seraji, H. (1998). A new class of nonlinear PID controllers with robotic applications. Journal of Robotic Systems, 15(3), 161-181.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-2 , nr katalogowy 147354 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-2

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma