کنترل
سال:1401 | دوره:16 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

در این مقاله، ساختار جدیدی از کنترل پیش بین برای سیستم های تکه ای افاین به عنوان کلاس خاصی از سیستم های هیبریدی مطرح شده است. به دلیل زمانبر بودن محاسبات آنلاین در مسأله بهینه سازی پیش بین و پیچیدگی محاسبات آن، ساختار صریح الگوریتم پیش بین به منظور کنترل مبدل باک در این مقاله استفاده شده است. چون کنترل پیش بین صریح به جای حل مکرر آنلاین مسأله بهینه سازی، فقط یکبار و بصورت آفلاین محاسبات بهینه سازی را انجام می دهد، برای سیستم های هیبریدی با دینامیک های سریع مناسب است. در واقع در این الگوریتم به جای استفاده از درایه اول بردار ورودی کنترلی، از تمامی درایه های آن به صورت وزندار برای به روزرسانی قانون کنترل استفاده می شود. برخلاف الگوریتم پیش بین صریح متداول که فقط از یک درایه از بردار ورودی کنترلی بهینه استفاده می کند، کنترل پیش بین صریح پیشنهادی از تمام درایه های بردار ورودی کنترلی بهینه به همراه ضرایب وزنی بهینه استفاده می کند. الگوریتم پیش بین صریح پیشنهادی در هر مرحله، دو مسأله بهینه سازی به صورت مجزا حل می کند. مسأله اول، مربوط به حل مسأله بهینه سازی پیش بین صریح است و مسأله بهینه سازی دوم مربوط به یافتن ضرایب وزنی بهینه در جهت کاهش مقدار سیگنال خطا در هر مرحله از الگوریتم می باشد. همگرایی روش پیش بین صریح پیشنهادی به سمت مقادیر موردنظر در این مقاله اثبات شده و نتایج شبیه سازی، برتری روش پیش بین صریح پیشنهادی را نسبت به پیش بین صریح متداول به شرط تنظیم مناسب ضرایب وزنی الگوریتم و انتخاب مناسب افق های کنترلی را نشان داده است.

ایده استفاده از مدل های برگزیده تکه ای بر تجزیه سیستم های غیرخطی پیچیده به چندین مدل محلی، طراحی کنترل کننده های محلی و سپس ترکیب آن ها جهت کنترل ورودی سیستم غیرخطی استوار است. دو مسئله مهم در پیاده سازی مدل های برگزیده تکه ای حفظ پایداری سیستم نهایی و عملکرد مناسب آن است. مشکل اصلی در مدل های برگزیده تکه ای تعداد و محل آنها می باشد که عدم توجه به این خصیصه باعث افزونگی، پیچیدگی محاسباتی و کاهش عملکرد سیستم می گردد. در این مقاله پارامتر بیشینه آستانه پایداری که جزء مشخصه اصلی هر زیر سیستم بوده و علاوه بر تضمین پایداری، امکان دسته بندی کنترل کننده های محلی را فراهم می آورد در نظر گرفته شده است. بر اساس معیار حد فاصله و پارامتر بیشینه آستانه پایداری می توان تعداد اندکی از کنترل کننده ها در موقعیت های مختلف را به عنوان کنترل کننده های برگزیده به کمک الگوریتم ژنتیک انتخاب کرد. یکی دیگر از چالش های مدل های برگزیده تکه ای وجود ضربه در هنگام کلیدزنی بین کنترل کننده ها است. در این مقاله تلاش شده تا با بهینه سازی یک تابع وابسته به خطای کلیدزنی بین کنترل کننده های سیستم، مشکل ضربه در زمان های کلیدزنی با تعیین توابع وزنی بر اساس روش سعی و خطا تا حد امکان کاهش یابد. روش مذکور برای کاهش نوسانات یک ورق ساندویچی مستطیلی شکل که معادلات دارای نامعینی آن بر اساس رابطه ریلی-ریتز-لاگرانژ شبیه سازی شده است.

در این مقاله نوعی فیلتر پیش بین با رویکرد جدید برای ترازیابی سامانه ناوبری اینرسی با مدل غیرخطی ارائه و پایداری آن تحلیل شده است. پایداری فیلتر جدید بر اساس روش لیاپانوف مورد تجزیه وتحلیل قرارگرفته است. تابع لیاپانوف را به صورت تابع هزینه درجه دوم انتخاب می شود. این روش شرایط کافی را برای پایداری حالت تعادل در برابر عدم قطعیت و نویزهای اندازه گیری ارائه می دهد. از روش پیشنهادی برای بهبود دقت ترازیابی اولیه یک سامانه ناوبری اینرسی با عدم قطعیت و خطای سمت با مقدار بزرگ استفاده شده است. مدل اندازه گیری این سامانه غیرخطی بوده و دارای خطای مدل سازی است. در این روش خطای مدل تخمین زده شده و سپس در الگوریتم فیلتر این خطا جبران می شود؛ به همین خاطر خطای حالت های تخمین نیز در مرحله بهنگام سازی اطلاعات فیلتر کاهش می یابد. با انجام شبیه سازی های گوناگون این روش بر روی داده های واقعی حسگر میکرو الکترومکانیکی MEMS و با مقایسه آن با فیلتر کالمن توسعه یافته و فیلتر کالمن بدون بو، مشاهده می شود که روش پیشنهادی دقت و سرعت همگرایی بالاتری نسبت به فیلتر کالمن توسعه یافته و فیلتر کالمن بدون بو دارد. اثبات می شود الگوریتم جدید دارای پایداری مجانبی است.

این مقاله به ارائه یک روش کنترل جدید بر مبنای پایدارسازی به روش تابع لیاپانوف برای کنترل همزمان جریان های شبکه، جریان های گردشی و ولتاژ ماژول های مبدل چندسطحی چندبخشی می پردازد. برخلاف روش های موجود که از ساختارهای تودرتو و چندحلقه ای کنترلی استفاده می کنند روش پیشنهادی دارای ساختار تک حلقه ای بوده و پایداری مجانبی سرتاسری سیستم حلقه بسته را تضمین می نماید. در این راستا ابتدا معادلات دینامیکی مبدل و شبکه با استفاده از روش متوسط گیری استخراج گردیده و سپس مختصات نقطه کار در حالت کار ماندگار با استفاده از این معادلات بدست می آید. در ادامه با استفاده از مختصات نقطه کار بدست آمده و معادلات دینامیکی سیستم اصلی، معادلات مربوط به دینامیک خطا محاسبه می گردد. در نهایت این معادلات به همراه تابع لیاپانوف که بر اساس سیگنال های خطا تعریف شده است برای محاسبه تحلیلی ورودی های کنترلی استفاده می شوند. نتایج شبیه سازی، کارآمدی روش کنترل پیشنهادی را تایید می کند.

در این مقاله، یک معیار جامع سنجش کیفیت به منظور بررسی عملکرد مدل های شناسایی شده از سیستم های هیبرید غیرخطی با روش های مبتنی بر رگرسیون بردار پشتیبان، توسعه داده شده است. معیار سنجش کیفیت پیشنهادی در بردارنده تمامی فاکتورهایی است که کیفیت مدل شناسایی شده را تحت تاثیر قرار می دهد. این فاکتورها عبارتند از: خطای شناسایی، کیفیت سیگنال سوئیچ و پیچیدگی مدل. با استفاده از معیار کیفیت توسعه داده شده ، می توان پاسخ های حاصل از شناسایی سیستم هیبرید را مقایسه کرده و بهترین مدل بدست آمده که دارای پیچیدگی معقول بوده، خطای شناسایی مناسب داشته و کیفیت سیگنال سوئیچ آن مطلوب است را انتخاب نمود. این معیار کیفیت با لحاظ کردن اصل تیغ اوکام، از انتخاب مدل های بسیار پیچیده جلوگیری می کند. همچنین امکان مقایسه تاثیر توابع کرنل متفاوت بر مدل شناسایی شده را با در نظر گرفتن فاکتورهای ذکر شده، فراهم می کند.

در این مقاله، یک کنترل کننده بدون سنسور مبتنی بر فلتنس با مشاهده گر غیرخطی برای کنترل مبدل بوست غیرایده آل پیشنهاد شده است. تلفات در این مبدل، از طریق منبع ولتاژ سری با ورودی و منبع جریان موازی با خروجی مدل سازی شده است. با کمک کنترل مبتنی بر فلتنس، هر دو پارامتر ولتاژ خروجی و جریان سلف در یک ساختار تک حلقه تنظیم شده است. اما روش مبتنی بر فلتنس به مدل دقیق سیستم وابسته است و برای به دست آوردن اطلاعات تمام پارامترها نیاز به تعداد سنسور بیشتری دارد. در راستای کاهش سنسور، یک مشاهده گر غیرخطی برای تخمین جریان خروجی و ولتاژ ورودی به کار گرفته شده است و سنسورهای مربوط به این دو پارامتر حذف شده است. در نتیجه، هزینه، وزن و حجم سیستم، کاهش و قابلیت اطمینان سیستم افزایش می یابد. برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی، نتایج شبیه سازی و کار آزمایشگاهی ارائه و مقاوم بودن کنترل کننده پیشنهادی در برابر تغییر پارامترها بررسی شده است. هم چنین، نتیجه شبیه سازی کنترل کننده پیشنهادی با یک کنترل کننده دو حلقه PI و انرژی مقایسه شده است.

میکرو پرنده بال زن یک دینامیک چند پیکره متناوب است که تحت تاثیر آیرودینامیک ناپایا قرار دارد. این ویژگی ها کنترل وسیله پرنده را دشوار می کند. صرفنظر کردن از لختی بال، میانگین گیری از دینامیک بدنه و استفاده از مدل آیرودینامیک ساده، فرضیات ساده شونده ای است که در روش های کنترل بر مبنای مدل مورد استفاده قرار می گیرد، اگرچه کنترل دقیق وسیله پرنده با این ملاحظات دشوار است. جهت غلبه بر این مشکلات یک رویکرد کنترل چند جسمی بر اساس روش کنترل تطبیقی مدل آزاد با ساختار متغیر ارائه شده است. این روش اولین چارچوب ارائه شده برای کنترل پرنده بال زن است که ماهیت چندجسمی، غیرخطی و متغیر با زمان بودن آن را در کنار مشخصات آیرودینامیکی اصلی آن به شکل یکپارچه در نظر میگیرد و فرایند کنترل را انجام می­دهد. این روش یک روش داده محور از جنس ورودی-خروجی است در حالیکه شامل هیچ اطلاعات صریحی از مدل پرنده نیست. در این رویکرد ابتدا به کمک مفهوم جدیدی به نام مشتق شبه جزئی، دینامیک غیرخطی پرنده بال زن به یک دینامیک خطی معادل تبدیل می شود، و بعد از تخمین آن قانون کنترل تطبیقی مدل آزاد بر اساس معیار بهینه طراحی می شود. سپس کنترل کننده با افزودن یک جمله کنترلی ساختار متغیر از نوع مود لغزشی تقویت شده است تا پایداری و همچنین افزایش سرعت همگرایی را تضمین کند. در نهایت نتایج شبیه سازی کارایی روش ارائه شده را جهت کنترل چند جسمی مسیر پرنده بال زن با دینامیک متغیر بازمان متناوب تایید می کند.