تصميم وتنفيذ نظام تحكم موضعي هوائي منخفض التكلفة باستخدام Arduino Uno
DOI:
https://doi.org/10.65419/albahit.v5i2.126الكلمات المفتاحية:
الأنظمة الهوائية، التحكم في الموضع، التحكم مغلق الحلقة، الأتمتة الصناعية، الميكاترونكسالملخص
تُعد الأنظمة الهوائية عنصرًا أساسيًا في الأتمتة الصناعية الحديثة نظرًا لموثوقيتها، وسلامتها، وقدرتها على توفير حركة سريعة وقوية. ومع ذلك، لا يزال تحقيق تحكم دقيق في موضع المشغلات الهوائية يمثل تحديًا بسبب قابلية انضغاط الهواء، والديناميكيات غير الخطية، وتأخيرات النظام.
تعالج هذه الدراسة هذه التحديات من خلال تصميم وتنفيذ نظام تحكم موضعي هوائي مغلق الحلقة منخفض التكلفة باستخدام متحكم Arduino Uno، وصمامات لولبية، ومستشعرات موضع (مقاومات متغيرة). يدمج النظام بين الحلول المادية والبرمجية مع آلية تغذية راجعة لمقارنة الموضع الفعلي للمكبس مع القيمة المرجعية المطلوبة.
ولتحسين الاستقرار، تم إدخال نطاق سماحية ثابت (كان يُعرف سابقًا بـ "هامش السماحية التكيفي" – انظر التصحيح في القسم 3.2)، مما يمنع التذبذبات الناتجة عن الحركة السريعة للمكبس وتبديل المرحلات.
تُظهر النتائج التجريبية تحكمًا موثوقًا ودقيقًا في إزاحة المكبس، بزمن استقرار يقارب 0.48 ثانية، وخطأ حالة مستقرة يساوي صفرًا ضمن نطاق السماحية، مما يؤكد إمكانية دمج الأنظمة الهوائية مع المتحكمات الدقيقة الحديثة في تطبيقات الأتمتة الصناعية.
يوفر هذا المشروع نهجًا عمليًا ومنخفض التكلفة لتعزيز دقة التحكم في الأنظمة الهوائية، مع إمكانية تطبيقه في الروبوتات، وأنظمة التجميع، وأتمتة العمليات
المراجع
[1] Majumdar, S. R. (1996). Pneumatic Systems: Principles and Maintenance. Tata McGraw-Hill Education.
[2] Bolton, W. (2015). Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical and Electrical Engineering. Pearson Education.
[3] Liu, J., & Zhang, Y. (2018). Challenges in precise position control of pneumatic actuators. International Journal of Automation and Control, 12(3), 245-260.
[4] Karthik, K., et al. (2021). An adaptive neuro-fuzzy inference system-based maximum power point tracking controller for photovoltaic systems. International Transactions on Electrical Energy Systems, 31(2), e12734.
[5] Abu Mallouh, M., et al. (2019). Open-source, low-cost, solar-powered water quality monitoring system. HardwareX, 6, e00076.
[6] Richer, E., & Hurmuzlu, Y. (2000). A high performance pneumatic force actuator system: Part I—Nonlinear mathematical model. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 122(3), 416-425.
[7] Hodgson, S., Tavakoli, M., Pham, M. T., & Le, A. Q. (2012). Nonlinear control of pneumatic actuators: A review. Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1005-1010.
