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Design of Sliding Mode Control Applied to Inverted Cart-Pendulum for Good Stability Performances
(2025) Miloudi, Lalia; Toubal Maamar, Alla Eddine; Elamri, Oumaymah; Benabdallah, Tassadit
This paper proposes a resilient sliding mode control (SMC) strategy for the stabilization of a cart-pendulum system, tackling significant issues in nonlinear control, including parametric uncertainties and external disturbances. The suggested solution uses a two-step process: first, an open-loop energy-based swing-up to lift the pendulum, and then a closedloop SMC phase to keep it stable. The designed controller uses a saturation function to reduce chattering, which is different from methods that depend on linearized models or complicated gain tuning. The simulation results show that the accuracy is very high, with settling times of about 5 seconds for the pendulum angle and 7 seconds for the cart position. The controller works well even when the system mass and disturbances change by 10%, as long as the cart can only move ±0.5 m and the control forces can only be ±10 N. Stability is reached from the most unfavorable initial condition, the pendulum's downward-hanging position, with a steady-state error of under 1% in essential state variables. This work offers a computationally efficient and adaptive solution, appropriate for real-time applications in robotics and aerospace where resilience to nonlinear dynamics and uncertainty is essential.
Les techniques de découplage explicite et implicite des systèmes multivariables : application sur un modèle d'une colonne de distillation binaire
(2012) Benabdallah, Tassadit
La plupart des systèmes industriels sont des systèmes multivariables. Ces derniers sont caractérisés par le phénomène des interactions qui influent sur la conception d'un système de commande robuste ainsi sur la qualité du produit et le coût de fonctionnement. Ceci pose un problème majeur dans l'industrie, qu'il faut résoudre. La solution est d'utiliser la technique de découplage qui permet l'affaiblissement des interactions et l'application de la commande décentralisée qui est la plus utilisée en industrie vu les avantages qu'elle offre par apport à la commande centralisée. Parmi ces avantages, on cite : la simplicité d'implémentation et de l'entretien, le maintien de la stabilité dans le cas où l'une des boucles se trouve coupée (défaillance d'un capteur ou d'un actionneur), la non-propagation de la perturbation agissant sur une sortie dans le système et la possibilité d'application des techniques de commande utilisées en monovariable et les performances qu'on peut atteindre en s'intéressant aux performances de chaque boucle indépendamment de l'autre, …etc. L'objectif de ce travail est de présenter des nouvelles techniques de découplage explicite et implicite développées récemment et d'appliquer quelques unes sur le procédé d'une colonne de distillation binaire, afin de tester leur potentialité à affaiblir les interactions. Le choix de la colonne de distillation est dû au fait que ce système est l'un des systèmes les plus populaires dans l'industrie pétrolière et dont le phénomène d'interaction existe entre ses variables d'entrée/sortie. Avant d'appliquer le découplage, il est nécessaire de quantifier les interactions existantes. Pour cela, des méthodes d'analyse des interactions sont présentées en premier, puis les nouvelles méthodes de découplage, proposées dans ce mémoire, sont présentées en deuxième. Vu le besoin d'un modèle mathématique du système d'application, on a consacré le troisième chapitre à la modélisation de la colonne où on a présenté son principe de fonctionnement ainsi son modèle linéaire. Le dernier chapitre présente les simulations de découplage sur la colonne et les résultats de simulations obtenus