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Exemple de Simulation

Dans le document La commande par mode glissant flou (Page 27-37)

6. Poursuite de trajectoire

6.2. Exemple de Simulation



= Φ2 Avec 0p p1

z

U (IV.65) Le principe de la commande par mode glissant pour la résolution du problème de poursuite de trajectoire d’état est résumé dans la figure IV.24.

6.2. Exemple de Simulation

Le pendule inversé représenté par la figure IV.7 dont le mouvement peut être décrit par l’équation (IV.47), avec les paramètres suivants :

m

p =0.1

kg

,

m

c =1

kg

,

m

t =1.1

kg

,

L

=0.5

m

,

g

=9.81

m

/

s

2

Les résultats de simulation sont donnés sur les figures suivantes pour une condition initiale x(0)=

[

−1.0,0,−1.5,0

]

T , pour un régulateur par mode glissant flou dont les paramètres sont :

c1 =5,c2 =0.5,K1 =15,Φ1 =5,Φz =8.5812,zU =0.9425

CMG

:Contrôleur par Mode Glissant

CMGF

: Contrôleur par Mode Glissant Flou.

x2d

x1d

x3d

x4d

CMG

S 2 e3

e4

x4

Z

CMG

S1

CMGF Procédé

x1

x2

u x3

-

-

- -

-

+ + +

+

Figure IV.24. Schéma de principe de la commande par mode glissant flou pour la poursuite de trajectoire d’état

e1

e2

+

Les résultats obtenus pour la poursuite du vecteur d’état désiré ( 0

) (t =

θd , θ&d(t)=0, xd(t)=1 et x&d(t)=0) sont données sur les figures IV.25 - IV.26. on

observe de l’erreur de poursuite vers zéro. Les deux surfaces de glissement S1 et S2 tendre aussi vers zéro.

On remarque que la variable z et la commande appliquée convergent vers zéro comme le montre la figure IV.27. La représentation des plans de phase e2 = f(e1) et e4 = f(e3) est à l’origine dans le régime permanant (figure IV.28).

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

la variation erreur angle du pendule

temps (sec)

erreur de angle du pendule [deg]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-50 0 50 100 150 200

la variation erreur de la vitesse angulaire

temps (sec)

erreur de vitesse angulaire [deg/s]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-3 -2 -1 0 1 2 3 4

la variation erreur de la position du chariot

temps (sec)

erreur de position du chariot [m]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

la variation erreur de vitesse du chariot

temps (sec)

erreur de vitesse du chariot [m/s]

Figure IV.25. Variation des erreurs eθ

( )

t ,eθ&

( ) ( )

t ,ex t et ex&

( )

t

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

la variation de la surface S1(t)

temps (sec)

la variation de la surface S2(t)

temps (sec)

la variation de la variable z

temps (sec)

la variation de la commande

temps (sec)

la commande u [N]

-3 -2 -1 0 1 2 3 4

plan de phase et droite de glissement s2

e(3)

plan de phase et droite de glissement s1

e(1)

La figure suivante (figure IV.29) montre que la position réelle du chariot suite la position désirée.

Les résultats obtenus pour la poursuite du vecteur d’état désiré ( 0

) (t =

θd , θ&d(t)=0,



= 0 ) 1 (t

xd

Si Si

ailleurs s t

s 20

10 ≤ ≤

et x&d(t)=0) sont données sur les figures

IV.30 - IV.31. on observe de l’erreur de poursuite vers zéro. Les deux surfaces de glissement S1 et S2 tendre aussi vers zéro.

On remarque que la variable z et la commande appliquée convergent vers zéro comme le montre la figure IV.32. La représentation des plans de phase e2 = f(e1) et e4 = f(e3) est à l’origine dans le régime permanant (figure IV.33).

0 5 10 15 20 25 30

-60 -40 -20 0 20 40 60

la variation erreur angle du pendule

temps (sec)

erreur de angle du pendule [deg]

0 5 10 15 20 25 30

-50 0 50 100 150 200

la variation erreur de la vitesse angulaire

temps (sec)

erreur de vitesse angulaire [deg/s]

Figure IV.29. Les variables d’état x (position du chariot) et xd(position du chariot désiré)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-2 -1 0 1 2 3 4 5

variation de la position et la position désirée du chariot

temps (sec)

la position et la position désirée du chariot [m]

position du chariot position du chariot désiré

0 5 10 15 20 25 30 -2

-1 0 1 2 3 4 5

la variation erreur de la position du chariot

temps (sec)

erreur de position du chariot [m]

0 5 10 15 20 25 30

-4 -2 0 2 4 6 8

la variation erreur de vitesse du chariot

temps (sec)

erreur de vitesse du chariot [m/s]

0 5 10 15 20 25 30

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2

la variation de la surface S1(t)

temps (sec)

surface S1

0 5 10 15 20 25 30

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

la variation de la surface S2(t)

temps (sec)

surface S2

0 5 10 15 20 25 30

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

la variation de la variable z

temps (sec)

la variable z

0 5 10 15 20 25 30

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

la variation de la commande

temps (sec)

la commande u [N]

Figure IV.30. Variation des erreurs eθ

( )

t ,eθ&

( ) ( )

t ,ex t et ex&

( )

t

Figure IV.31. Variation de la surface de glissement 1S et la surface 2S

Figure IV.32. Variation de la variable z et la commande u

-2 -1 0 1 2 3 4 5

variation de la position et la position désiré du chariot

temps (sec)

la position et la position désiré du chariot [m]

position du chariot position du chariot désiré

Les résultats obtenus pour la poursuite du vecteur d’état désiré ( l’origine dans le régime permanant (figure IV.38).

Figure IV.33. Plan de phase (e(1),e(2)) et la droite de glissement 1S , Plan de phase (e(3),e(4)) et la droite de glissement 2S

Figure IV.34. Les variables d’état x (position du chariot) et xd (position du chariot désiré)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 -60

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

la variation erreur angle du pendule

temps (sec)

erreur de angle du pendule [deg]

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-50 0 50 100 150 200

la variation erreur de la vitesse angulaire

temps (sec)

erreur de vitesse angulaire [deg/s]

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-2 -1 0 1 2 3 4 5

la variation erreur de la position du chariot

temps (sec)

erreur de position du chariot [m]

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-4 -2 0 2 4 6 8

la variation erreur de vitesse du chariot

temps (sec)

erreur de vitesse du chariot [m/s]

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2

la variation de la surface S1(t)

temps (sec)

surface S1

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

la variation de la surface S2(t)

temps (sec)

surface S2

Figure IV.35. Variation des erreurs eθ

( )

t ,eθ&

( ) ( )

t ,ex t et ex&

( )

t

Figure IV.36. Variation de la surface de glissement 1S et la surface 2S

0 5 10 15 20 25 30 35 40 -15

-10 -5 0 5 10 15 20 25

temps (sec)

la commande u [N]

-2 -1 0 1 2 3 4 5

-4 -2 0 2 4 6 8

plan de phase et droite de glissement s2

e(3)

e(4)

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

plan de phase et droite de glissement s1

e(1)

e(2)

La figure suivante (figure IV.39) montre que la position réelle du chariot suite la position désirée.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-2 -1 0 1 2 3 4 5

variation de la position et la position désiré du chariot

temps (sec)

la position et la position désiré du chariot [m]

position du chariot position du chariot désiré

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

temps (sec)

la variable z

Figure IV.37. Variation de la variableZet la commande U

Figure IV.38. Plan de phase (e(1),e(2)) et la droite de glissement 1S , Plan de phase (e(3),e(4)) et la droite de glissement 2S

Figure IV.39. Les variables d’état x (position du chariot) et xd(position du chariot désiré)

Les résultats obtenus pour la poursuite du vecteur d’état désiré ( 0

) (t =

θd&d(t)=0,xd(t)=2t et x&d(t)=2) sont données sur les figures IV.40 - IV.41. on

observe de l’erreur de poursuite vers zéro. Les deux surfaces de glissement S1 et S2 tendre aussi vers zéro.

On remarque que la variable z et la commande appliquée convergent vers zéro comme le montre la figure IV.42. La représentation des plans de phase e2 = f(e1) et e4 = f(e3) est à l’origine dans le régime permanant (figure IV.43).

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30

la variation erreur angle du pendule

temps (sec)

erreur de angle du pendule [deg]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140

la variation erreur de la vitesse angulaire

temps (sec)

erreur de vitesse angulaire [deg/s]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-2 -1 0 1 2 3 4

la variation erreur de la position du chariot

temps (sec)

erreur de position du chariot [m]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6

la variation erreur de vitesse du chariot

temps (sec)

erreur de vitesse du chariot [m/s]

Figure IV.40. Variation des erreurs eθ

( )

t ,eθ&

( ) ( )

t ,ex t et ex&

( )

t

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -5

-4 -3 -2 -1 0

temps (sec)

surface S1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

temps (sec)

surface S2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

la variation de la variable z

temps (sec)

la variable z

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-10 -5 0 5 10 15 20 25

la variation de la commande

temps (sec)

la commande u [N]

-2 -1 0 1 2 3 4

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6

plan de phase et droite de glissement s2

e(3)

e(4)

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

plan de phase et droite de glissement s1

e(1)

e(2)

Figure IV.41. Variation de la surface de glissement 1S et la surface 2S

Figure IV.42. Variation de la variable z et la commande u

Figure IV.43. Plan de phase (e(1),e(2)) et la droite de glissement 1S , Plan de phase (e(3),e(4)) et la droite de glissement 2S

La figure suivante (figure IV.44) montre que la position réelle du chariot suite la position désirée.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

variation de la position et la position désiré du chariot

temps (sec)

la position et la position désiré du chariot [m]

position du chariot position du chariot désiré

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