تصميم والتحقق من صحة نظام تحكم PID فوري قائم على FPGA لتحديد الموضع الزاوي في المشغلات الهيدروليكية السيرفو

تُستخدم أنظمة السيرفو الكهروهيدروليكية (EHSS) على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية بسبب نسبة القوة إلى الوزن العالية؛ ومع ذلك، فإن ديناميكياتها غير الخطية تفرض تحديات كبيرة للتحكم الدقيق في الموضع. تقترح هذه الدراسة نظام تحكم فوري من نوع التناسب والتكامل والتفاضل (PID) تم تنفيذه على منصة مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA) لتحديد الموضع الزاوي لمشغل هيدروليكي سيرفو. تم نشر خوارزمية التحكم على نظام مدمج لتحقيق تنفيذ عالي السرعة مستقل عن معالجة المضيف. تم ضبط مكتسبات المتحكم باستخدام تقنيات تحديد النظام بناءً على تحليل الاستجابة الخطوية. تم تقييم أداء النظام تجريبيًا تحت مدخلات خطوية ومسارات جيبية. أظهرت النتائج التجريبية أن المتحكم المقترح حقق زمن استجابة قدره 0.06 ثانية وخطأ حالة مستقرة ضمن ±1° للمدخلات الخطوية الصغيرة. علاوة على ذلك، أكد تحليل المجال الترددي عبر مخططات بودي النطاق الديناميكي للنظام، مبينًا قدرات تتبع استثنائية عند إثارة بتردد 10 هرتز مع تأخر في الطور لا يذكر مقداره −0.71°. تؤكد هذه النتائج أن بنية التحكم PID القائمة على FPGA تتغلب بفعالية على اللاخطيات الهيدروليكية، مما يوفر حلًا قويًا ودقيقًا للتحكم في الحركة الزمن الحقيقي مقارنة بالطرق التقليدية.