برخی از مهندسان و پژوهشگران حوزه علم مهندسی کنترل در دو دهه اخیر به روش های تحلیل و طراحی سیستم های کنترل داده راند رو آورده اند. ویژگی اصلی روش های تحلیل و طراحی سیستم های کنترل داده راند پشت سر گذاشتن مدل و فرضیات وابسته به آن است. این رویکردها با اتکا بر وفور داده های ارزان و قابل اطمینان در سیستم های پیچیده و پیچیده تطبیقیِ واقعی، به دنبال روش هایی هستند که بتوان سیستم را تنها با داده های اندازه گیری شده و بدون استفاده صریح یا ضمنی از مدل، تحلیل و کنترل کرد. در این مقاله، پس از ارائه کلیات رویکرد طراحی سیستم های کنترل مدل پایه و به ویژه روش های طراحی سیستم های کنترل تطبیقی و مقاوم، اصول رویکرد طراحی سیستم های کنترل داده راند ارائه شده است. در بررسی روش های طراحی سیستم های کنترل داده راند، آن ها را به روش های مبتنی بر یادگیری ماشین و محاسبات نرم و هم چنین روش های مبتنی بر روش های سنتی تحلیل و طراحی سیستم های کنترل، که به اختصار روش های کلاسیک نامیده شده اند، تقسیم بندی کرده ایم. در این مقاله، پس از مروری سریع بر روش های مبتنی بر یادگیری ماشین و محاسبات نرم، روش های کلاسیک این حوزه با تفصیل بیش تری ارائه شده اند.

امروزه جهت مشارکت توربین های بادی در کنترل فرکانس شبکه معمولا شیوه های کنترلی دروپ و اینرسی برای توربین های بادی سرعت متغیر مورد استفاده قرار می گیرد. تنظیم بهره های حلقه های کنترلی دروپ و اینرسی بر عملکرد توربین های بادی بسیار تاثیرگذار است ولی به علت متغیر بودن سرعت باد و شرایط شبکه، تنظیم ضرایب کنترلی مذکور که در همه شرایط بهترین پاسخ را تولید نمایند امر محالی به نظر می رسد. در این مقاله یک روش جدید جهت تنظیم تطبیقی بهره حلقه های کنترلی دروپ و اینرسی ژنراتور القایی تغذیه دو سویه ارایه شده است همچنین به علت رهایی از مشکلات و ایرادات مدلسازی توربین بادی و شبکه از روش داده محور که فقط بر اساس ورودی و خروجی سیستم عمل می کند پیشنهاد شده است. جهت کنترل سریعتر و جلوگیری از افت شدید فرکانس استفاده از مشتق دوم خطا جهت تنظیم تطبیقی بهره حلقه های کنترلی دروپ و اینرسی مورد استفاده قرار گرفته شده است. در شیوه کنترلی پیشنهادی ابتدا با استفاده از روش های داده محور خروجی لحظه بعدی تخمین زده می شود و سپس با استفاده از ماتریس هیسین ضرایب حلقه های کنترلی فرکانس بصورت تطبیقی تنظیم می شوند. نتایج شبیه سازی برای یک مزرعه بادی ژنراتور القایی تغذیه دو سویه عملکرد مناسب روش تطبیقی مبتنی بر کنترل داده محور را در افزایش کمترین مقدار فرکانس شبکه و بهبود فرکانس شبکه در حالت دائمی و گذرا به هنگام وقوع خطا نشان می دهد.

حلقه های کنترل پسخور مکانیزم هایی پنهان ولی فراگیر در دنیای مدرن امروز هستند. تکنولوژی کنترل کنونی از رویکرد طراحی سیستم های کنترل پیشرفته مبتنی بر مدل استفاده می کند. تفکر فلسفی پشت این نوع طراحی ها رویکرد مکانیکی-حداقل گرا مبتنی بر استقرا دارد. با وجود دستاوردهای برجسته رویکرد مبتنی بر مدل در حل مسائل، این گونه ادعا می شود که سیستم های کنترل مبتنی بر داده با رویکرد فلسفی مبتنی بر استنتاج اخیراً مورد توجه قرار گرفته است. کنترل ابطال ناپذیر به عنوان یک نتیجه قابل توجه از این تفکر فلسفی، در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد.

 در این مقاله مروری کوتاه بر منطق دینامیکی، مزایا و کاستی های آن خواهیم داشت. پس از آن منطق دینامیکی هدایت شده با دیتا یا D3L معرفی می شود که مشکل مصرف توان منطق دینامیکی مرسوم را به طرز قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. از نظر سطح مصرفی تراشه وسرعت نیز D3L بهبودهایی در مدار ایجاد می کند که با ارائه چندین مثال و شبیه سازی این نتایج تایید می شود. در ادامه نحوه پیاده سازی توابع مختلف در منطق دینامیکی و نحوه تبدیل آنها به D3L شرح داده شده است. به منظور تایید عملی نتایج شبیه سازی، در یک تکنولوژیCMOS 5V, 0.6µm  دو مدار شیفت دهنده یکپارچه یکی در منطق دومینو و دیگری در D3L طراحی و پیاده سازی شده اند. نتایج شبیه سازی و تست عملی تراشه با هم تطابق داشته و نشان می دهند که شیفت دهنده D3L 8% تا 62% توان کمتر و 9% مساحت کمتری از مشابه دومینو مصرف می کند. این در حالی است که D3L 29% نیز سرعت را بهبود می بخشد.

در این مقاله یک کنترل کننده داده محور تطبیقی آزاد از مدل برای کنترل زوایای افقی و عمودی محور یک سیستم غیرخطی به نام شبیه ساز کنترلی با پیکربندی متداول تک ملخ اصلی-تک ملخ دمی (TRMS) در حضور پدیده اشباع ورودی ارائه می گردد. با پیشرفت تکنولوژی، سیستم های صنعتی بسیار پیچیده و بهم پیوسته شده اند. در نتیجه ی این پیچیدگی ها، مدل کردن این سیستم ها با مدل های خطی بسیار سخت و غیر ممکن شده است. بر خلاف مقالات گذشته، در این مقاله تنها با استفاده از داده های ورودی و خروجی که از یک مدل موجود بدست می آید، با روش کنترلی داده محور تطبیقی آزاد از مدل، به طراحی الگوریتم کنترلی پرداخته می شود. ردیابی سیگنال های مرجع پله ای متغیر و سینوسی به خوبی و با دقت بالایی صورت می پذیرد و مقدار خطا در این روش با روش های موجود برای این سیستم گزارش داده می شود.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد. لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

امروزه سیستم­های صنعتی همواره با محدودیت­های متنوعی همراه هستند. پدیده اشباع خروجی و عدم دسترسی به مدل دقیق سیستم، نمونه­ای از این محدودیت­ها می­باشند. در این مقاله یک کنترل کننده داده محور تطبیقی­ پیش­بین برای گروه خاصی از سیستم­های غیرخطی ناشناخته در حضور پدیده اشباع خروجی ارائه می­شود. طراحی سیگنال کنترلی تنها وابسته به داده­های ورودی و خروجی سیستم می­باشد و از مدل سیستم هیچ استفاده­ای نمی شود. به همین منظور یک مدل جدید خطی دینامیکی از سیستم نامعلوم توسعه می­یابد که اثر اشباع خروجی در آن لحاظ شده است. سپس با استفاده از مدل خطی دینامیکی بدست آمده یک ساختار داده محور تطبیقی پیش­بین ارائه و اثبات می شود که با گذشت زمان برای سیگنال مرجع ثابت یا متغیر با زمان، خطای تعقیب به ترتیب به صفر و یک مقدار محدود همگرا می شود. با توجه به عدم وابستگی روش پیشنهادی به مدل سیستم، روش پیشنهاد شده نسبت به روش­های کنترلی مبتنی بر مدل در برابر تغییرات سیستم مقاوم­تر است. همچنین شبیه سازی­های انجام شده کارایی روش پیشنهادی را نسبت به چند روش کنترلی داده محور مشخص می­نماید.

کنترل کننده های مدل ­محور نیازمند مدل ریاضی از سیستم هستند، درحالی که کنترل کننده های داده­ محور بر پایه ی اندازه گیری داده های ورودی-خروجی عمل می کنند. امروزه با توجه به پیچیده شدن سیستم های صنعتی و در نتیجه در دسترس نبودن مدل ریاضی دقیق سیستم ها، محققان سعی می کنند تا وابستگی کنترل ­کننده­ها به مدل ریاضی کاهش یابد. در این مقاله، کنترل کننده مدلغزشی تطبیقی داده­ محور برای کلاسی از سیستم های غیرخطی چند­ورودی-چندخروجی نامعین ارائه می­گردد. با توجه به آن که یکی از چالش های اصلی کنترل­ کننده های مد لغزشی پدیده چترینگ است، برای رفع این مشکل از کنترل کننده ­ی مد لغزشی تطبیقی استفاده شده ­است. همچنین، برای رفع مشکل وابستگی به مدل، این کنترل­ کننده با کنترل ­کننده داده­ محور ترکیب می­شود. سپس، قوانین تطبیق جدید برای ضریب کلیدزنی و ماتریس شبه ژاکوبی محاسبه می شود. علاوه بر آن، اثبات پایداری حلقه بسته بر پایه نظریه لیاپانوف ارائه خواهدشد. به منظور نشان دادن عملکرد کنترل کننده، روش پیشنهادی به سیستم سه تانک اعمال می شود. کنترل ­کننده ارائه ­شده در مقایسه با روش های مشابه در مراجع دارای مزایایی مانند کاهش محافظه­ کاری و پیچیدگی در طراحی کنترل­ کننده و کاهش مراحل اثبات پایداری حلقه بسته است. نتایج شبیه سازی ­ها نشان می دهند که ردیابی سیگنال های مرجع توسط روش پیشنهادی بسیار بهتر شده و همچنین توانایی دفع اغتشاش به طور موثری بهبود­یافته ­است. به ­علاوه پدیده چترینگ نیز به طور قابل توجهی کاهش­ یافته است.

پیش بینی دقیق بارش باران به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، نقش مهمی را در مدیریت موثر منابع آب بازی می کند. حصول روش های مناسب و دقیق در پیش بینی بارندگی یکی از مسائل چالش انگیز امروزی، در مدیریت منابع آب و مخاطرات اقلیمی است. اگرچه تحقیقات گسترده ای در زمینه کاربرد مدل های هوش محاسباتی به منظور پیش بینی های اقلیمی صورت گرفته است، اما انتخاب نوع و تعداد متغیرهای ورودی به هرکدام از این مدل ها همواره مدل سازان را با مسائلی روبرو کرده است. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر پیش پردازش داده ها در انتخاب بهترین ترکیب ورودی از متغیرهای تاثیرگذار بر فرآیند بارش با استفاده از آزمون گاما برای پیش بینی بارش ماهانه با دو مدل رگرسیون بردار پشتیبان و برنامه ریزی بیان ژن می باشد. برای این منظور، از روش های آزمون گاما و آنالیز همبستگی برای پیش پردازش ورودی مدل های مورد استفاده در این تحقیق تحت یک مطالعه موردی با استفاده از داده های اقلیمی ماهانه مربوط به ایستگاه سینوپتیک شیراز در طی سال های 1362 تا 1390 استفاده شد. کارآیی این مدل ها با استفاده از ضرایب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب کارآیی ناش-ساتکلیف ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی گاما-رگرسیون بردار پشتیبان، بارندگی ماهانه را بهتر از سایر مدل های استفاده شده در این تحقیق پیش بینی می کند. ولی آزمون گاما نتوانست کارایی مدل برنامه ریزی بیان ژن را به اندازه مدل رگرسیون بردار پشتیبان بهبود بخشد. هم چنین بر اساس نتایج حاصله، متغیرهای ساعات آفتابی، رطوبت نسبی، بارندگی یک ماه گذشته و دما به ترتیب جزء موثرترین متغیرها در پیش بینی بارندگی ماهانه می باشند.