در این نوشتار به ارائه الگوریتمی جدید بر اساس ویژگی های کنترل کننده های فازی- تناسبی انتگرال گیر مشتق گیر به منظور برآورد شار حرارتی در مسائل انتقال حرارت معکوس پرداخته شده است. ساختار اصلی سیستم فازی- تناسبی انتگرال گیر مشتق گیر، کنترل کننده تناسبی انتگرال گیر مشتق گیر بوده که در آن بهره های تناسبی، انتگرال گیر و مشتق گیر توسط سیستم فازی به صورت آنلاین به دست آورده می شوند. ورودی الگوریتم دماهای اندازه گیری شده است که در هر لحظه کنترل کننده هوشمند، شار حرارتی مناسب به منظور تطبیق دمای اندازه گیری شده با دمای ورودی مطلوب را محاسبه می کند. مزیت الگوریتم پیشنهادی، دنباله هایی بودن آن در تخمین شار حرارتی است. مدل مورد مطالعه یک صفحه تخت با یک سطح عایق و سطح فعالی که بر آن شار حرارتی اعمال می شود، می باشد. تغییرات شار حرارتی می تواند با زمان به صورت ثابت، پله ای و مثلثی در نظر گرفته شود. دماهای اندازه گیری شده در سطح فعال و غیرفعال با شبیه سازی عددی به دست آورده شده است. اثر نویز موجود در دماهای اندازه گیری بر دقت روش پیشنهادی بررسی شده است. نتایج حاصله از تخمین ها و آنالیز خطا نشانگر آن است که این الگوریتم در برآورد شکل های مختلف شارحرارتی با مقادیر مختلف نویز موجود دردماهای اندازه گیری شده و موقعیت های مختلف ترموکوپل در دیواره با دقت خیلی خوبی کاملاً موفق بوده است.

در زمینه تولید قطره، تنها تعداد معدودی از آن ها به کنترل حلقه بسته اندازه میکروقطره به صورت آنلاین پرداخته اند. در مطالعه پیش رو، ابتدا یک میکروکانال جریان متمرکزشونده به روش فوتولیتوگرافی ساخته شد. سپس آب دو بار تقطیر با دبی ثابت به عنوان سیال فاز گسسته و روغن به عنوان سیال فاز پیوسته به وسیله دو پمپ سرنگی مجزا درون میکروکانال تزریق شدند و بدین ترتیب تولید قطرات آب در روغن صورت پذیرفت. سپس با استفاده از یک میکروسکوپ دیجیتالی سرعت بالا به همراه یک الگوریتم پردازش تصویر، قطر قطرات تولیدشده اندازه ‏گیری شد. پس از ایجاد ارتباط بین میکروسکوپ، پمپ های سرنگی و کامپیوتر، طراحی یک فلودیگرام کنترلی صورت پذیرفت. همچنین به منظور کنترل قطر قطرات، دبی فاز پیوسته به عنوان پارامتر کنترلی انتخاب و با استفاده از کنترل‏کننده تناسبی-انتگرال گیر-مشتق گیر کنترل شد. در این مطالعه قطر قطرات تولیدشده در یک میکروکانال به صورت لحظه‏ای اندازه گیری و بازخورد آن دریافت شده است. نتایج عملی برای سه قطر مطلوب 100، 140 و 160 میکرومتر نشان داد که در هر سه حالت سیستم کنترلی توانست قطر قطره‏ های در حال تولید را در مقدار مطلوب تنظیم کند. همچنین با تغییر پله ‏ای دبی فاز گسسته، از عملکرد مطلوب کنترل‏کننده در زمان اغتشاش اطمینان حاصل شد.

سیستم هدایت و کنترل موشک از سه زیرسیستم ناوبری، هدایت و کنترل تشکیل می شود. وظیفه این زیر سیستم ها به ترتیب محاسبه مقدار انحراف وسیله هدایت شونده از مسیر مطلوب، تعیین حرکت یا شتاب مناسب برای جبران انحراف و ردیابی شتاب و جهت موشک به سمت هدف است. در روش های معمول طراحی سیستم هدایت و کنترل، هر یک از زیرسیستم های هدایت و کنترل به طور جداگانه و با فرض ایده آل بودن زیرسیستم دیگر طراحی می شود. در رویکرد هدایت و کنترل یکپارچه، قانون هدایت به طور جداگانه توسعه یافته و با فرض ایده آل بودن خودخلبان آزموده می شود. خودخلبان نیز به طور مستقل طراحی شده و با فرض ایده آل بودن قانون هدایت آزموده می شود. این مقاله به تشریح روند طراحی و شبیه سازی عملکرد کنترل کننده تناسبی، انتگرال گیر، مشتقی و فازی بهینه می پردازد که به منظور هدایت موشک در یک مسئله دوبعدی کمینه سازی زمان برخورد و فاصله تا هدف ایجادشده است. در کنترل کننده ترکیبی فازی بهینه، پارامترهای کنترل کننده فازی نوع ممدانی (شامل توابع عضویت ورودی و خروجی، قوانین استدلال فازی و نیز بهره های ورودی و خروجی) از طریق حل یک مسئله بهینه سازی تنظیم شده اند. در ادامه، پارامترهای کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتق گیر نوع موازی نیز به کمک حل مسئله بهینه سازی نامحدب تعیین شده و نشان داده می شود که این نوع کنترل کننده با پارامترهای بهینه قادر به هدایت بهینه موشک خواهد بود.

در این مطالعه از یک مدل ساده آونگ واژگون با کنترل کننده تناسبی-انتگرال گیر- مشتق گیر دارای بازخورد تاخیری برای مدلسازی سیستم کنترل وضعیت و شبیه سازی الگوهای نوسان های وضعیتی بهره گرفته شده است. هدف این بوده تا به جای استفاده از شاخص های متداول ارزیابی نوسان های وضعیتی که عمدتا تعاریفی کیفی از سیستم کنترل وضعیت ارائه می دهند، با بهره گیری از این مدل بتوان به اطلاعاتی درباره نحوه عملکرد سیستم کنترل وضعیت دست یافت. با استفاده از اطلاعات و یافته های تجربی و به کارگیری الگوریتم ژنتیک، ضرایب مدل به گونه ای تعیین شدند که نتایجی مشابه با نتایج شاخص های مرسوم ارزیابی نوسان های وضعیتی سیستم های کنترل وضعیت طبیعی و تغییر یافته ایجاد کنند. ضرایب به کار گرفته شده در مدل و کنترل کننده، تعابیر معناداری منطبق بر ذات سیستم کنترل وضعیت می یابند که زوال این سیستم به واسطه ضایعات عصبی-عضلانی، آنها را هدف قرار می دهد. نتایج این مطالعه نشان دادند که اگر چه مدل های ساده سیستم کنترل وضعیت قادر به بیان پیچیدگی های سیستم کنترل وضعیت و تعامل بین اجزاء سیستم نیستند ولی می توانند به درک بهتر نحوه عملکرد سیستم کنترل وضعیت، ویژگی های کلی آن و نحوه تغییرات آنها کمک کنند.

در این مقاله سعی شده است برای سیستم های مرتبه بالا، به منظور داشتن پاسخی با درصد فراجهش و زمان فراجهش معین، کنترل کننده خطی - فازی PI مناسبی طراحی شود. ابتدا روش جدید طراحی این نوع کنترل کننده ها برای سیستم های مرتبه دوم ارایه می شود و سپس تعمیم این روش به سیستم های مرتبه سوم مورد بحث قرار می گیرد و با استفاده از ایده های آن، آلگوریتم تعمیم روش برای سیستم های مرتبه بالاتر حاصل می شود.

این پژوهش، به ارائه ساختار کنترلی جدیدی با عنوان کنترل کننده فازی مدل مرجع بر پایه فیدبک حالت با کنترل انتگرال اختصاص یافته است. اگرچه یکی از روشهای کنترلی مناسب استفاده از روش فیدبک حالت می باشد اما، این روش دارای دو مشکل اساسی است. نخست اینکه این روش دارای عملکرد نامناسبی در حضور اغتشاشات می باشد که برای چیره شدن بر این مشکل، استفاده از کنترل انتگرال به همراه فیدبک حالت می تواند روش موثری واقع گردد. کنترل کننده کلاسیک فیدبک حالت با کنترل انتگرال، روشی موثر جهت کنترل سیستم های خطی و یا سیستم های با پیچیدگی کمتر می باشد که این مورد نیز به عنوان مشکل دیگر روش فیدبک حالت مطرح می شود. از آنجایی که بسیاری از سیستم های تحت کنترل، غیرخطی و در معرض عدم قطعیت می باشند، بنابراین استفاده از روش های کنترلی که بتواند برای کنترل این گونه از سیستم ها مثمر ثمر باشد، ضروری است. به همین دلیل در این مقاله، کنترل کننده جدید فازی مدل مرجع بر پایه فیدبک حالت با کنترل انتگرال پیشنهاد می شود. در روش کنترلی پیشنهادی، در ابتدا سیستم غیرخطی تحت کنترل با استفاده از سیستم فازی تاکاگی- سوگنو مدل می شود و سپس روش کنترلی پیشنهادی بحث می-گردد. کنترل کننده ارائه شده، به کلاس گسترده ای از سیستم های غیرخطی در معرض اغتشاش قابل اعمال می باشد. نتایج شبیه سازی که برای کنترل سیستم های غیرخطی پاندول معکوس، تعلیق مغناطیسی و مدار چوآ به کار گرفته شده اند، دقت بالا و عملکرد مناسب کنترل کننده ارائه شده را تصدیق می کند.

در این مقاله به طراحی و پیاده سازی الگوریتم کنترلی PID و PID مرتبه کسری با استفاده از الگوریتم های فراابتکاری برای کنترل موقعیت زاویه ای کوادروتور پرداخته شده و عملکرد این دو کنترل مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته شده است. استفاده محاسبات کسری در الگوریتم کنترلی PID منجر به پاسخ مطلوب تری نسبت مشتق و انتگرال مرتبه ی اول می شود. به منظور طراحی بهینه ی کنترلر از الگوریتم های بهینه سازی ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات برای تنظیم بهره های کنترلی و تعیین مرتبه های مشتق و انتگرال استفاده شده است و عملکرد این دو روش بهینه سازی در کاهش تابع هزینه که منجر به کنترل بهتر ربات می شود، مقایسه شده اند. به منظور بررسی تجربی عملکرد الگوریتم کنترلی PID، بستر آزمایشگاهی شامل کوادروتور و حسگرهای ژیروسکوپ و شتاب سنج با قابلیت حرکت سه درجه آزادی و یک درجه آزادی توسعه داده شده است. فیلتر کالمن با ادغام اطلاعات خروجی حسگرهای ژیروسکوپ و شتاب سنج، نویز حسگرها را حذف نموده و تخمین مناسبی از موقعیت زاویه ای سازه ارایه می دهد. عملکرد الگوریتم کنترلی PID با ورودی های پله و هنگام اعمال اغتشاشات خارجی ضربه ای مورد ارزیابی قرار گرفته شده است.

کوادروتور یکی از رایج ترین مدل های پرنده بدون سرنشین با چهار ملخ محرک است که ساختار مکانیکی ساده، سبک و کوچکی دارد و در عین حال از قابلیت مانوردهی بالایی برخوردار است. با این حال، دینامیک غیرخطی و زیر تحریک این پرنده بدون سرنشین چهار ملخه نیازمند کنترل کننده های پیشرفته تری برای غلبه بر اغتشاش های خارجی، حفظ تعادل و ردیابی دقیق مسیر پرواز است. به ویژه زیر سیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور نیازمند پاسخی سریع، بدون بالازدگی و با کمترین خطای حالت دائم است. در این مقاله، با بهره گیری از سیستم های فازی و مرتبه کسری، کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی فازی مرتبه کسری برای هدایت سیستم کوادروتور به منظور بهبود سرعت پاسخ گویی، دقت ردیابی و مقاومت سیستم کنترل نسبت به کنترل کننده سنتی تناسبی-انتگرالی-مشتقی طراحی شده است. ساختار کنترل کننده زیرسیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور براساس تئوری کنترل حلقه داخلی-بیرونی طراحی شده که در آن از تحلیل سینماتیک معکوس صریح و تحلیلی سیستم برای ارتباط حلقه های داخلی و بیرونی استفاده شده است. همچنین، در مدل دینامیکی کوادروتور، دینامیک موتورها و اشباع محرکه ها لحاظ شده و تاثیر آن بر عملکرد کنترل کننده ها بررسی شده است. برای ارزیابی عملکرد ردیابی کنترل کننده ها یک مسیر به شکل مانور هوایی هشت طراحی شده و عملکرد کنترل کننده ها در غیاب و در حضور اغتشاش باد سنجیده شده است. دقت کنترل کننده ها در ردیابی مسیر حرکت براساس شاخص های بیشترین قدر مطلق خطا و انتگرال قدر مطلق خطا مطالعه و مقایسه شده است که نشان می دهد کنترل کننده پیشنهادی PID فازی مرتبه کسری به خوبی توانسته عملکرد سیستم را بهبود ببخشد.

یکی از مشکلات عملکردی کمپرسورهای گریز از مرکز رخداد پدیده سرج در آن ها است که به علت های مختلف، فشار سیال در داخل کمپرسور معکوس شده و باعث آسیب های جدی به قسمت های مختلف کمپرسور خواهد شد. لذا کنترل سرج یکی از چالش های کنترل کمپرسورها است و باعث گسترش محدوده عملیاتی کارکرد کمپرسور می گردد. در این مقاله مدل دینامیکی کمپرسورهای گریز از مرکز مورد استفاده قرار گرفته و از کنترل کننده تناسبی-انتگرا گیر-مشتق گیر (PID) و کنترل کننده مد لغزشی جهت کنترل پدیده سرج برای فاصله یابی نسبت به خط سرج بهره گرفته شده است. سطح لغزش جدید برای کنترل کننده مد لغزشی تعریف شده و کنترل کمپرسور با استفاده همزمان از شیربازگشتی و دریچه ورودی انجام شده است. برای تضمین پایداری سطح لغزش در نظر گرفته شده از یک تابع لیاپانوف درجه دوم استفاده می شود. با اریه نتایج شبیه سازی رفتار کمپرسور با کنترل کنندهPID و مدلغزشی، نشان داده شده که کنترل کننده مدلغزشی طراحی شده توانایی کنترل کمپرسور را در سرعت های مختلف بهتر از کنترل کننده PID دارد.