پایان نامه كنترل پیش بین تطبیقی برای سیستمهای خطی تغییر پذیر با زمان

پایان نامه كنترل پیش بین تطبیقی برای سیستمهای خطی تغییر پذیر با زمان

چکیده: 

مواجهه با دینامیک متغیر با زمان، یکی از موضوعات مورد علاقه در تئوری کنترل می باشد. اغلب سادگی و پیشرفت تئوری کنترل خطی، طراحان را مجبور م ینماید تا سیستمهای غیرخطی را خطی سازی نموده و بوسیله تئوری قدرتمند خطی به کنترل آنها بپردازند. این کار 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 متغیر با زمان و روشهای مختلف کنترل آنها پرداخته شده و مراجع متعددی که با راه های گوناگون به کنترل اینگونه از سیستمها پرداخت هاند، مورد بررسی قرار گرفته اند. در مورد تخمین گرها 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. 

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 کنتر لکننده 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 کنتر لکننده 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 کنتر لکننده 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 متغیر با زمان و روش های کنترل آنها 

این فصل به ارائه مقدمه ای مختصر در مورد سیستمهای تغییرپذیر با زمان 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 غیر خطی 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 آسانتر 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 تغییرپذیر با زمان (LTV) شناخته می شوند. با توجه به توضیحات ارائه شده تغییر پذیر با زمان را دارا می باشند، ولی این میزان تغییر پذیری 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 فرایند های شیمیائی، اجسام پرنده، روبا تها و… با استفاده از تکنیک خط یسازی حول نقاط کار و استفاده از مدل خطی کنترل می شوند. 

برای مقابله با سیستمهای LTV سه دسته کلی کنتر ل کننده وجود دارد که اغلب روش های دیگر، زیرمجموعه یا ترکیبی از این سه روش می باشند: 

1- جدول بندی بهره 

2- کنترل تطبیقی 

3- کنترل مقاوم