کنترل
سال:1401 | دوره:16 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

سرومکانیزم دو درجه آزادی کاربردهای فراوانی از جمله در جستجوگرهای طوقه­دار دارد. این مکانیزم ­ها برای عملکرد صحیح نیاز به کنترل حلقه بسته دارند. در این مقاله، کنترل­کننده ترکیبی پسگام چند ورودی-چند خروجی مبتنی بر رویتگر برای یک سروومکانیزم دو درجه آزادی طراحی گردیده است. از ­آن­جایی که در مدل ارائه شده در این مقاله نامعینی­هایی نظیر اغتشاشات وارد شده بر مکانیزم در نظر گرفته شده است، بنابراین از یک رویتگر توسعه یافته برای تخمین اغتشاش به منظور بهبود عملکرد کنترل­کننده استفاده گردیده است. هم­چنین با توجه به غیرخطی و دو ورودی-دو خروجی بودن دینامیک این جستجوگرها، استفاده از روش­های ترکیبی کنترل چندمتغیره غیرخطی برای کنترل زاویه در این مکانیزم­ها منجر به افزایش کارایی خواهد شد. برای این منظور ابتدا در گام اول ورودی­های کنترل کمکی غیرخطی تعیین می­شوند. سپس در گام دوم بردار ورودی کنترل غیرخطی با استفاده از روش فیدبک خطی­ساز چند ورودی – چند خروجی تعیین می­شود. در این گام از رویتگر زمان گسسته برای تخمین اغتشاش استفاده شده است. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهند که رویتگر پیشنهادی با دقت مناسبی اغتشاش را تخمین زده و در اختیار کنترل کننده قرار می­دهد. کنترل­کننده طراحی شده با استفاده از این اطلاعات قادر به کنترل زوایای طوقه­ها می­باشد. هم­چنین، نتایج پیاده ­سازی کنترل­کننده طراحی شده در آزمون پردازنده در حلقه ارائه شده است.

در مقاله حاضر، یک گروه از سیستم های دینامیکی غیرخطی، خطی ناپذیر و هایبرید در نظر گرفته شده است. سیستم دینامیکی به فرم کلی چندعامل تعمیم یافته و بر اساس نظریه گراف، تداخل بین عوامل بازنویسی شده و نهایتا به کمک تانسور تداخل، سیستم چندعامل به فرم پیرو-پیشرو هدف طراحی کنترل کننده قرار می گیرد. در آرایش یافتگی سیستم متصل، بدون جهت و ساده بودن شبکه گرافی سیستم در نظر گرفته شده است. در ادامه، کنترل کننده غیرخطی برای هدف دنبال سازی مسیر مرجع ورودی و حفظ آرایش سیستم چند عامل طراحی می گردد. کنترل کننده بهینه، بر اساس الگوریتم بهینه سازی شبه نیوتن برای حداقل ساختن یک تابع هدف غیرخطی با ماتریس هسیان متغیر از نظر علامت، طراحی شده است. با توجه به عملکرد روش های بهینه سازی پیشین و عدم امکان همگرایی الگوریتم های بهینه سازی متداول در رابطه با تغییر علامت ماتریس هسیان، الگوریتم بهینه سازی شبه نیوتن با رویکرد تعمیم روش مقادیر ویژه برای کنترل کننده مساله طراحی و اعمال می گردد. پس از آن کنترل کننده برای سیستم چندعامل تعمیم یافته و بررسی عملکرد کنترل کننده در حالت خاصی که علامت ماتریس هسیان منفی می باشد، آزموده شده است. در نتیجه، با توجه به کاستی های روش های بهینه سازی عمومی در حالتی که هسیان تابع هدف علامت نامعین دارد، نوآوری مقاله، بهره گیری از روش بهینه سازی شبه نیوتن برای توابع هدف با هسیان علامت نامعین می باشد. نهایتا در یک مثال عددی موارد ذکر شده پیاده سازی شده و نتایج شبیه سازی های عددی ارائه گردیده است.

در این مقاله یک کنترل کننده ترکیبی کوانتومی جدید برای کنترل یک سیستم کوانتومی کنترل پذیر حالت ویژه قوی طراحی می شود. برای این منظور، اگر حالت هدف در مجموعه قابل دسترس حالت اولیه قرار داشته باشد، از یک کنترل کننده کوانتومی لیاپانوفی برای انتقال حالت استفاده می شود در غیر این صورت، با استفاده از یک قاعده کنترل ترکیبی مبتنی بر الگوریتم گرور، حالت اولیه را به یک حالت واسط دیگر که حالت هدف در دسترس آن باشد، انتقال می دهیم و سپس با استفاده از یک کنترل کننده کوانتومی لیاپانوفی، حالت واسط را به حالت هدف انتقال می دهیم. برای این منظور یک قضیه ارائه و اثبات شده است و یک الگوریتم جدید، با هدف پیاده سازی روش پیشنهادی، طراحی شده است. مثال شبیه سازی شده کارآیی و مزیت روش ارائه شده را به خوبی نشان می دهد.

در این مقاله یک کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل هیبرید پیشنهادی جهت کنترل ارتفاع سیال در سیستم سه مخزن دارای دینامیک های غیرخطی که مود عملکردی آن وابسته به مقدار لحظه ای حالت های سیستم است، طراحی شده است. استفاده از مدل هیبرید غیرخطی در کنترل پیش بین منجر به یک مساله برنامه نویسی صحیح ترکیبی غیرخطی می شود که حل آن بسیار پیچیده و زمان بر است. یکی از روش های حل این مساله، تقریب معادلات غیرخطی با عبارت خطی و یا تکه ای آفین می باشد. تقریب خطی اغلب خطای زیادی در محاسبه حالت ها و مودهای عملکردی سیستم داشته و تقریب تکه ای آفین خطای کمتر از تقریب خطی ایجاد می کند اما بار محاسباتی آن بسیار بیشتر است. در این پژوهش با هدف کاهش حجم محاسبات، یک فرم بسته برای معادلات تکه ای آفین سیستم سه مخزن در هر یک از مودها بدست آورده شده است. سیستم بدست آمده یک سیستم تکه ای آفین است که هر مود با یک عبارت تکه ای آفین توصیف می شود. کنترل پیش بین این سیستم یک مساله برنامه نویسی صحیح ترکیبی خطی است که توسط حل گر های متداول قابل حل می باشد. به منظور ارزیابی عملکرد کنترل پیش بین طراحی شده و امکان استفاده از آن به صورت برخط، دنباله ورودی بهینه کنترل با استفاده از حل گر تجاری MOSEK در محیطMPT محاسبه و در هر زمان نمونه برداری فقط اولین عضو دنباله به سیستم سه مخزن با دینامیک های دقیق در Simulink/Stateflow اعمال شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی ردیابی را به درستی انجام داده است و قیود روی حالت های سیستم نیز برآورده شده است.

در این مقاله یک رویتگر بهینه برای سیستم های غیر خطی بر مبنای رویکرد جدید ارائه می گردد. در این رویکرد برای دستیابی به تخمین آتی حالت های سیستم، ابتدا بسط سری تیلور حالت های سیستم در یک افق پیش بینی با مرتبه دلخواه بدست آمده و سپس یک حل تحلیلی میتنی بر حل مساله کمینه­ سازی خطای پیش بینی توسعه می یابد که یک فرم حلقه بسته رویتگر بهینه را ارائه می دهد. در رویتگر پیشنهادی، بهره رویتگر بصورت بهینه از میان تمامی بهره هایی که ازحل مساله کمینه سازی خطای پیش بین بدست آمده و پایداری را برآورده می کنند، انتخاب می گردد. در نهایت نتایج شبیه سازی کارایی روش پیشنهادی در تخمین حالت ها را نشان می دهد.

در این مقاله، برای کنترل سیستم آونگ وارونِ آزمایشگاهی از کنترل‏کننده خودتنظیم فازی PID با دو درجه آزادی استفاده شده است. قوام کنترل­کننده طراحی­شده، درمقابل عدم قطعیت در پارامترهای سیستم آزمایشگاهی و اغتشاش خارجی مورد بررسی قرارگرفته است. علاوه بر آن، کنترل­کننده پیشنهادی درمقابل نویز اندازه­گیری آزمایش شده است. تحلیل پایداری روش پیشنهادی با استفاده از نمودارهای بودی در حوزه فرکانس بررسی شده است. عملکرد کنترل­کننده فازی-PID دودرجه آزادی با کنترل­کننده PID دودرجه آزادی مقایسه شده. نتایج آزمایشگاهی نشان از کارآیی بهتر کنترل­کننده پیشنهادی دارد.

تخمین زاویه ی سمت یکی از چالش های اساسی در سامانه های ناوبری اینرسی ارزان قیمت است. عدم مشاهده پذیری زاویه ی سمت از شمال با بردار شتاب جاذبه و همچنین عدم دسترسی به ناوبری رادیویی/ماهواره ای در رونده های زیرسطحی بر میزان این چالش می افزاید. استفاده از مغناطیس سنج سه -محوره و تخمین زاویه ی سمت با میدان مغناطیسی زمین یکی از راهکارهای اساسی برای بهبود دقت سامانه های ناوبری اینرسی ارزان قیمت است. اما، برای دستیابی به تخمین دقیق از زاویه ی سمت، کالیبراسیون مناسب مغناطیس سنج از نظر خطای اندازه گیری حسگر و همچنین حضور انحرافات مغناطیسی، ضروری است. هدف از این مقاله، طراحی یک الگوریتم پس گام برای کالیبراسیون مغناطیس سنج در اندازه گیری مولفه های میدان مغناطیسی زمین است. در الگوریتم پیشنهادی، نتایج روش رایج کالیبراسیون مغناطیسیِ کروی، با ارائه ی راهکاری بر مبنای تفکیک کانال عمودی و مولفه های میدان در صفحه ی تراز اصلاح خواهند شد. ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، در آزمون های میدانیِ پیاده سازی شده روی یک رونده ی زیرسطحی خودگردان انجام می گیرد.