no-img
ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده

کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان | ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده


ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده
مطالب ویژه
گزارش خرابی لینک
اطلاعات را وارد کنید .

ادامه مطلب

DOC
کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان
doc
تیر ۳۱, ۱۳۹۸
5mb
۲۱,۰۰۰ تومان
۲۱,۰۰۰ تومان – خرید

کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان


کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان :پایان نامه ایران رساله

 

چکیده :

پایان نامه ایران رساله: مواجهه با دینامیک متغیربازمان ، یکی از موضوعات مورد علاقه در تئوری کنترل می باشد. اغلب سادگی و پیشرفت تئوری کنترل خطی ، طراحان را مجبور می نماید تا سیستمهای غیرخطی را خطی سازی نموده و بوسیله تئوری قدرتمند خطی به کنترل آنها بپردازند. اینکار یک دسته از سیستمها را ایجاد می نماید که سیستمهای خطی تغییرپذیربازمان نامیده می شوند. در این تحقیق ، به کنترل اینگونه سیستمها، با استفاده از کنترل کننده پیش بین تطبیقی غیرمستقیم پرداخته شده است .

ابتدا به سیستمهای متغیربازمان و روشهای مختلف کنترل آنها پرداخته شده و مراجع متعددی که با راههای گوناگون به کنترل اینگونه از سیستمها پرداخته اند، مورد بررسی قرار گرفته اند. در مورد تخمینگرها به دلیل داشتن نقشی کلیدی در کنترل کننده های تطبیقی غیرمستقیم ، به تفصیل بحث شده است . با بیان طرق مختلف تخمین پارامترهای متغیربازمان و همچنین روشهای مناسب برای مقاوم سازی تخمینگرها و یک روش مناسب و عملی برای تخمین پارامتر در اینگونه از سیستمها ارائه شده است .

پایان نامه ایران رساله:کنترل کننده پیش بین تعمیم یافته نیز مورد بررسی کلی قرار گرفته و یک نوع مناسب از آن به کار گرفته شده است . یکی از مشکلات طراحی این کنترل کننده ها وجود پارامترهای تنظیم زیاد و عدم ارائه یک روش کلی و مناسب برای انتخاب آنها بود. بدین سبب با استفاده از روشهای حوزه فرکانس و توابع حساسیت ، روشی مناسب برای تنظیم کنترل کننده پیش بین تعمیم یافته مقاوم ، ارائه شده است . در انتها با ترکیب تخمینگر معرفی شده و کنترل پیش بین تنظیم شده به صورت مقاوم ، یک روش کنترل کننده تطبیقی ارائه شده و بر روی سه سیستم مختلف پیاده سازی شده است . نتایج حاکی از عملکرد مطلوب و قوام مناسب آن ، با در نظر گرفتن شرایط واقعی ، از جمله نایقینی های مختلف ، نویز و اغتششاشات می باشد.

فصل اول : مقدمه ای راجع به سیستمهای خطی متغیربازمان و روش های کنترل آنها

پایان نامه ایران رساله:این فصل به ارائه مقدمه ای مختصر در مورد سیستمهای تغییرپذیربازمان و روش های کنترل این گونه سیستمها پرداخته است . بدیهی است که سیستمهای واقعی به سادگی سیستمهای تک ورودی –تک خروجی معرفی شده در کنترل خطی نمی باشند. به منظور طراحی کنترل کننده برای این گونه سیستمها بایستی همواره مشکلاتی مانند غیرخطی گری ، تغییرات در دینامیک ، نایقینی در مدلسازی ، چند ورودی – چند خروجی بودن و … در نظر گرفته شود، که این امر به نوبه خود باعث پیچیده تر شدن کنترل کننده می گردد. تغییرات در دینامیک یکی از برجسته ترین این مشکلات می باشد. این تغییرات می تواند ناشی از دینامیک های مدل نشده (مانند: اصطحکاک ، اینرسی ، مقاومت الکتریکی و…) و یا ناشی از تغییر در مدل سیستم در هنگام عملکرد باشد. به طور مثال در اثر گذشت زمان مشخصات یک عملگر تغییر می نماید یا یک سیستم در شرایط محیطی مختلف عملکرد متفاوتی را از خود بروز می دهد. یکی دیگر از دلایل تغییرات دینامیک خطی سازی سیستمهای غیرخطی می باشد. به دلیل توسعه تئوری کنترل خطی به نسبت کنترل غیرخطی و آسان تر بودن تحلیل عملکرد یک سیستم با استفاده از آن ، معمولاً مهندسین کنترل سعی بر خطی سازی سیستمهای غیرخطی حول نقاط کار و کنترل سیستمهای خطی سازی شده دارند. خطی سازی سیستمهائی با خواص غیرخطی شدید باعث ایجاد یک سری سیستمهای خطی می شود که به عنوان سیستمهای خطی تغییرپذیربازمان (LTV)1 شناخته می شوند. با توجه به توضیحات ارائه شده می توان نتیجه گرفت که اکثر سیستمهای عملی متغیربازمان بوده یا قابلیت مدلسازی به شکل خطی تغییرپذیربازمان را دارا می باشند، ولی این میزان تغییرپذیری از یک سیستم به سیستم دیگر متفاوت است . در صورتی که تغییرات درصد قابل توجهی از ثابت زمانی سیستم باشد، می توان سیستم را متغیربازمان در نظر گرفته و با روشهای مرسوم مقابله با آن ، به کنترل سیستم پرداخت . در صنعت اکثر فرایندهای شیمیائی ، اجسام پرنده ، روبات ها و… با استفاده از تکنیک خطی سازی حول نقاط کار و استفاده از مدل خطی کنترل می شوند.

پایان نامه ایران رساله:برای مقابله با سیستمهای LTV سه دسته کلی کنترل کننده وجود دارد که اغلب روش های دیگر،

زیرمجموعه یا ترکیبی از این سه روش می باشند:

١- جدولبندی بهره

٢- کنترل تطبیقی

٣- کنترل مقاوم

پایان نامه ایران رساله:روشهای کنترل غیرخطی و هوشمند نیز می توانند به عنوان دسته دیگری از کنترل کننده ها در نظر گرفته شوند. در عمل روش غالب برای کنترل سیستمهای LTV جدولبندی بهره می باشد. در مورد تطبیقی یا غیرتطبیقی بودن این روش ، بحث هائی وجود دارد؛ اما به دلیل کاربرد فراوان ، این راهکار می تواند در این دسته بندی به صورت جدا در نظر گرفته شود. این روش به رغم جنبه های عملی مناسب ، ضعف هائی نیز دارد

که در مورد آن صحبت خواهد شد. با اینحال در مقالات علمی ، دو روش کنترل تطبیقی و مقاوم بیشترین مباحث را به خود اختصاص داده اند. یکی از دلایل عمده استفاده از کنترل کننده های تطبیقی در اصل به خاطر جبران تغییرات قابل توجه پارامترهای سیستم می باشد. اگر سیستم مورد نظر برای کنترل ، LTI با پارامترهای نامعین باشد می توان با استفاده از شناسائی خارج خط و با دقت قابل قبولی ، پارامترهای آن را بدست آورده و از یک کنترل کننده ثابت برای آن استفاده نمود. طبیعی است که در این حالت لزومی برای استفاده از کنترل کننده تطبیقی نمی باشد[١۶]. اما در بسیاری از کاربردها مانند هوافضا، کنترل فرایند و… با توجه به تغییرات شدید سیستم (که ناشی از خطی سازی سیستم غیرخطی در نقاط کار و خرابی های جزئی به دلیل فرسودگی و سائیدگی ١ و… می باشد)، مدلهای LTI نمی توانند، تقریب مناسبی باشد. حتی می توان گفت که اگر تعدادی از مقادیر نامی سیستم معین بوده و تغییرات پارامترها حول مقادیر نامی در یک محدوده معین باقی بماند، کنترل کننده مقاوم می تواند به نسبت کنترل کننده تطبیقی مناسب تر باشد. اما راه مقابله با تغییرات شدید در پارامترها کنترل تطبیقی می باشد که از بحث های داغ کنترل تطبیقی در مراجع بوده و تا به اکنون نیز ادامه دارد. در قسمت های بعدی روش های مذکور، به طور مختصر مورد بحث قرار گرفته اند.

 

 ١-١) جدولبندی بهره :

پایان نامه ایران رساله:پس از ساخت کامپیوترهای دیجیتال ، پرکاربردترین ، ساده ترین و عملی ترین راهکار کنترل سیستمهای متغیربازمان ، جدول بندی بهره می باشد. یکی از عوامل تغییر دهنده دینامیک سیستمها، وجود عناصر غیرخطی گر معلوم در در سیستم است که در بسیاری از حالات ، میزان و نحوه تغییرات در شرایط کار مختلف مشخص می باشد. از این رو امکان تغییر پارامترهای کنترل کننده با مشاهده شرایط کار وجود دارد. این ایده جدول بندی بهره نامیده می شود، زیرا در اصل این روش بر مبنای تغییرات دینامیک فرایند، بهره یا بهره های کنترل کننده را تنظیم می نماید. جدولبندی بهره نوع خاصی از یک فیدبک غیرخطی است که در آن ، پارامترهای یک کنترل کننده خطی به صورت تابعی از نقاط کار مختلف و به روشی از قبل تنظیم شده ، تغییر داده می شوند. در شکل ١-١ بلوک دیاگرامی از این نوع کنترل کننده مشاهده می شود.

از مزایای این روش می توان به پیاده سازی آسان ، حجم کم محاسبات ، توانائی اعمال تغییرات سریع برای تعویض ضرایب کنترل کننده و نتایج خوب آن در عمل آن اشاره نمود. همچنین با استفاده از جدولبندی بهره می توان سیستمهای غیر خطی را با استفاده از تئوری قدرتمند کنترل خطی ، کنترل نمود. در ساده ترین

حالت چند بهره مختلف در حلقه های کنترلی قرار گرفته و از طریق درونیابی با یک متغیر خاص از سیستم به روز می شوند. این متغیر خاص می تواند یک پارامتر اندازه گیری شده از سیستم ، ورودی های مرجع ، نقاط کار و… باشد. در این نوع از کنترل کننده ها تغییرات نسبتاً آهسته متغیر مذکور، برای حفظ پایداری لازم می باشد.

پایان نامه ایران رساله:لازم به ذکر است که به دلیل تغییرات بهره ، این کنترل کننده باعث غیرخطی شدن سیستم حلقه بسته می شود. به این دلیل در برخی از مراجع این کنترل کننده را جزء کنترل غیرخطی محسوب می نمایند. در مورد تطبیقی یا غیرتطبیقی بودن این روش نیز بحث هائی وجود دارد، ولی با توجه به کاربردهای فراوان و پیشرفت نظری در ده های اخیر، می توان آن را به عنوان دسته ای مستقل از کنترل کننده ها در نظر گرفت . به عنوان معایب این روش نیز می توان به وقت گیر بودن پروسه طراحی در صورت زیاد بودن نقاط کار و حلقه باز بودن کنترل کننده اشاره نمود. حلقه باز از این جهت که این کنترل کننده هیچ گونه فیدبکی برای اصلاح ضرایب نادرست ندارد و همین موضوع نیز از سوالات چالش برانگیز، برای تطبیقی به شمار آمدن آن می باشد.

همانطور که گفته شد به دلیل عملکرد خوب جدول بندی بهره در سیستمهای واقعی ، این روش را می توان پرکاربردترین روش در کنترل سیستمهای LTV دانست . تا سال ١٩٩٠م . به دلیل ساده در نظر گرفته شدن تئوری این نوع کنترل کننده ، مقالات زیادی در این زمینه وجود ندارد، ولی بعد از آن با در نظر گرفتن جنبه های عملی ، این روش مورد توجه محققان قرار گرفته است ، تا آنجا که در [١٢] یک فصل به این نوع کنترل کننده ها اختصاص یافته است . در[٣٢] تاریخچه مفصلی از این نوع کنترل کننده ارائه شده است .

نویسندگان این مقاله از پیشگامان تعمیم تئوری کنترل به روش جدولبندی بهره می باشند و مقالات متعددی در این زمینه نگارش نموده اند[٣٣]-[٣٠]. همچنین در [١٢٣]، کاربردهای مختلف این روش در فرایندهای شیمیائی بررسی شده است . همچنین ترکیب های مختلفی از این روش با کنترل کننده های دیگر، نیز همواره مورد توجه بوده است . بیشترین کاربرد این روش در کنترل سیستمهای پرواز می باشد. به دلیل مشخص بودن دینامیک این گونه سیستمها نسبت به تغییرات ارتفاع ، عدد ماخ ، فشار دینامیکی و…، از یکی از این پارامترها به عنوان متغیر جدولبندی استفاده شده و سعی بر بهنگام ١ نمودن ضرایب کنترل کننده (از انواع مختلف )، بوده است . به عنوان مثال می توان به [٢] و [٣۵]-[٣٣] اشاره نمود. همچنین روش های مختلف بهینه سازی به منظور بهینه نمودن بهره های کنترل کننده استفاده شده است [١٠].

 

 ١-٢) کنترل تطبیقی :

کنترل کننده تطبیقی ، کنترل کننده ای است که بتواند رفتارش را در پاسخ به تغییر دینامیک فرایند و اغتششاشات اصلاح نماید[١٢]. در طی سال های متمادی ، تلاش های زیادی برای تعریف کنترل تطبیقی صورت گرفته است . در سال ١٩۶١م . بحث های طولانی به این تعریف منجر شد: “سیستم تطبیقی ، هر سیستم فیزیکی است که با دیدی تطبیقی طراحی شده باشد”. کلمه “تطبیق ” به معنای تغییر رفتار برای وفق یافتن با وضع جدید است . در سال ١٩٧٣ گروهی از IEEE تلاش مجددی برای این کار مبذول داشتند و در نتیجه سیستمهای کنترل خود-سامان ۲SOC معرفی شدند[١٢]. آنچه در آغاز و به طور سنتی به عنوان

کنترل کننده های تطبیقی شناخته می شدند، سیستمهای تطبیقی خودنوسان ساز، جدول بندی بهره ، سیستمهای مدل مرجع و رگولاتورهای خود تنظیم بودند[١١]. البته تا کنون نیز تعریف دقیقی در مورد سیستمهای تطبیقی و تطبیقی بودن یا نبودن آنها ارائه نشده است . به عنوان مثال در قسمت قبل در مورد سیستمهای کنترل جدول بندی بهره صحبت شد که در مورد تطبیقی یا غیرتطبیقی بودن آن بحث وجود دارد. اما چیزی که روشن است اینکه در جدولبندی بهره بایستی تغییرات پارامترهای سیستم از قبل موجود باشد، یا با رصد کردن یک یا چند پارامتر بتوان مدل سیستم را بدست آورد. در اینصورت پارامترهای کنترل کننده نیز از قبل برای نقاط کار مختلف مشخص می باشد. اما در کنترل کننده تطبیقی رفتار سیستم از قبل غیرقابل پیش بینی بوده ، بنابراین تغییرات پارامترهای کنترل کننده نیز بر حسب نقاط کار مختلف غیرقابل پیش بینی است . از این جهت می توان کنترل کننده تطبیقی را در مواجهه با تغییرات سیستم ، دارای هوشمندی محسوب نمود.

در دهه ١٩۵٠ تحقیقات وسیعی در زمینه کنترل تطبیقی و در خصوص طراحی اتوپایلوت برای

پایان نامه ایران رساله:هواپیماهای با عملکرد بالا ١ انجام پذیرفت . در این زمینه هواپیمای ۱۵-X از معروفترین سیستمهای محک بود.

(شکل ١-٢). در [١٢١] روشهای کنترل تطبیقی این هواپیما، دوباره مورد بررسی قرار گرفته است . به عبارت دیگر کنترل پرواز در آن دهه بستر اصلی رشد و نمو کنترل تطبیقی به شمار می آید[١١]. حجم اصلی تحقیقات در کنترل تطبیقی با تشویق و سرمایه گذاری صنعت هوائی صورت گرفت . شاید معروفترین مورد از آن زمان سیستم کنترل مدل مرجع ۲MRAS با استفاده از قانون تنظیم ۳MIT بود که بعدها ناپایداری آن با تغییرات بهره اثبات شد. برگزاری گردهم آئی سیستمهای کنترل پرواز خودتطبیق در ١٩۵٩ که در مرکز توسعه هوائی رایت انجام پذیرفت ، تحولات فراوانی در این راه به همراه داشت .

 

شکل ١-٢. هواپیمای ۱۵-X در حال پرواز(بر روی این سیستم ، کنترل کننده های پیشرفته ای آزمایش شد) در دهه ١٩۶٠ کارهای زیادی در خصوص نظریه کنترل انجام شد که در توسعه کنترل تطبیقی نقش بسزائی داشت . مسأله فضای حالت و نظریه پایداری مطرح شدند و نتایج مهمی در مورد نظریه کنترل فرایندهای اتفاقی بدست آمد[١٣]. همچنین سیپکین ۴ نظریه ای اساسی را مطرح کرد، که طرح های کنترل یاد

گیرنده و کنترل تطبیقی را می توان در یک استخوان بندی مشترکی مطرح گردند. همچنین پیشرفت های عظیمی در مورد شناسائی سیستم و تخمین پارامتر حاصل شد[١٢].

در دهه ١٩٧٠ با ترکیب انواع مختلف تخمین و روش های گوناگون طراحی ، دوره جدیدی در کنترل تطبیقی مطرح شده و کاربردهای زیادی از آن معرفی شد. از ابتدای دهه ١٩٨٠ برهانهائی در زمینه اثبات پایداری سیستمهای تطبیقی ارائه شد. تلاش هائی برای ترکیب ایده های مقاوم و تطبیقی انجام پذیرفت . در دهه ١٩٩٠ بررسی های بیشتری در زمینه قوام سیستمهای تطبیقی انجام شد که تا کنون نیز ادامه دارد[١۶].

پایان نامه ایران رساله:همزمان با سیستمهای تطبیقی مدل مرجع ، رگولاتورهای خودتنظیم ۱STR نیز مورد توجه قرار گرفتند.

STR در اواخر دهه ١٩٧٠ برای سیستمهای تصادفی تعمیم داده شد و روش حداقل واریانس MV ارائه گردید[١١]. از دیگر روش های مطرح شده در STR می توان به جایابی قطب ، طراحی LQG و کنترل پیش بین اشاره کرد. یکی از مهم ترین موضوعات در دهه ١٩٩٠ در زمینه مقاومت STR و مسأله نامعلوم بودن مرتبه مدل سیستم و دینامیک های مدل نشده بود. همچنین از نظر کاربردی می توان به موارد فراوانی از به کار گرفتن STR اشاره نمود[٣]،[۵]،[٨].

کنترل کننده های تطبیقی خودتنظیم از دید ترکیب مابین کنترل کننده و شناساگر به دو دسته تقسیم

می شوند:

١- کنترل کننده های تطبیقی مستقیم :

در این نوع کنترل کننده های تطبیقی مدل به گونه ای دوباره پارامتریزه می شود پارامترهای کنترل کننده مستقیماً قابل تخمین باشند. بلوک دیاگرام این نوع کنترل کننده در شکل ١-٣ آمده است . با توجه به شکل ، ملاحظه می شود که تخمینگر پارامتر با استفاده از اطلاعات ورودی و خروجی سیستم یک سری پارامترها را تخمین می زند که این پارامترها به طور مستقیم در کنترل کننده استفاده می گردند. این نوع کنترل ، کنترل خود تنظیم ضمنی نیز نامیده می شود.

 

فهرست مطالب:

پایان نامه آماده ایران رساله

 

 

 



تصاویر پیش نمایش


کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان-1
کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان-1
کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم خطی تغییرپذیربازمان-1
ads

درباره نویسنده

mrk kiani 44 نوشته در ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده دارد . مشاهده تمام نوشته های

مطالب مرتبط