پژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایران علوم، فناوری و کاربردهای فضایی 2783-4557 3 2 2024 02 20 Design model-free controller for a chaotic nonlinear gyroscope system طراحی کنترل‌کننده مدل آزاد برای سیستم غیر‌خطی ژیروسکوپ آشوبناک 89 100 188353 10.22034/jssta.2023.403726.1128 FA علی فروتن گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران علیرضا صفا گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران 0000-0003-0171-1632 Journal Article 2023 06 25 The gyroscope system is an attractive nonlinear system that is used in various industries such as the military, aerospace, navigation, etc. Considering the importance and applications of the non-linear system of the gyroscope, the design of the control system for the operation of the gyroscope system is indispensable. Most systems in the real world have nonlinear dynamics, and it is inevitable to avoid the destructive effects of noise and unpredictable external disturbances. Nonlinear uncertainties in gyroscope dynamics, noise, and unpredictable external disturbances are major challenges in controller design. The model-free control is developed for this system. Particularly, the sliding mode controller is widely used in the control of non-linear systems due to its robustness to system dynamic uncertainties and system disturbances. In this paper, the dynamic behavior of the nonlinear gyroscope system is analyzed then a sliding mode controller based on the neural network is used to control the gyroscope system. The stability of the nonlinear gyroscope system is proved using Lyapunov's theory. The nonlinear model of the gyroscope is simulated in Simulink MATLAB to investigate the behavior of the proposed control method and compare it with other controller's methods, so the efficiency of the proposed control method in the control of the nonlinear gyroscope system is investigated سیستم ژیروسکوپ، یک سیستم غیر‌خطی جذاب است که در صنایع مختلف نظامی، هوا و فضا، ناوبری و بسیاری دیگر از صنایع کاربرد دارد. با توجه به کاربرد‌های در طیف وسیعی صنایع از ژیروسکوپ، طراحی سیستم کنترل برای بهبود رفتار آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اکثر سیستم‌ها در دنیای واقعی، دارای دینامیک غیر‌خطی می‌باشند و جلوگیری از اثرات مخرب نویز و اغتشاش‌های خارجی غیرقابل‌پیش‌بینی اجتناب‌ناپذیر است. در این مقاله یک کنترل‌کننده مدل آزاد برای این سیستم پیشنهاد می‌شود. به عبارت دقیق‌تر، از کنترل‌کننده مد‌ لغزشی به دلیل مقاوم بودن در مقابل نامعینی‌های دینامیک سیستم و اغتشاش‌های وارد بر سیستم، به‌طور گسترده در کنترل سیستم‌های غیر‌خطی استفاده می‌‌شود. در این مقاله رفتار دینامیکی سیستم غیر‌خطی ژیروسکوپ مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفته و از کنترل‌کننده مد لغزشی مبتنی بر شبکه عصبی برای کنترل سیستم ژیروسکوپ استفاده می‌شود. پایداری سیستم غیر‌خطی ژیروسکوپ با استفاده از تئوری لیاپانوف اثبات . برای بررسی رفتار سیستم کنترلی پیشنهادی و مقایسه با سایر کنترل‌کننده‌ها، مدل غیر‌خطی ژیروسکوپ در سیمولینک متلب، شبیه‌سازی می‌شود و کارآمدی رهیافت کنترلی پیشنهادی در کنترل سیستم غیرخطی ژیروسکوپ مورد بررسی قرار می‌گیرد. https://journal.isrc.ac.ir/article_188353_df1af6c6a241b6b398b4ec5f6e09024f.pdf