طراحی کنترل بهینۀ تطبیقی برای سیستمهای با دینامیک پیچیده بر مبنای روشهای محاسبات نرم |
1-1- پیشینۀ پژوهشی
در ادامۀ بررسی پیشینۀ پژوهشی در موضوع تحقیق به بررسی کارهای انجام شده به صورت گزینشی و خلاصه میپردازیم:
شاید یکی از قدیمیترین طراحیها برای سیستمهای ناشناخته که با موفقیت همراه بود در مقالهای که در [27] آورده شده است، ارائه گشته است. این طراحی توسط Gregory C. Chow در سال1973 برای سیستمهای خطی با پارامترهای نامشخص و بر اساس تئوری کنترل بهینه صورت گرفته و به لحاظ تئوری نتایج مطلوبی را از خود نشان داده است. طراحی فوق فقط برای سیستمهای خطی جوابگو بود و در عالم واقع و در عمل کاربرد چندانی نداشت اما زیر بنای طراحیهای جدید و بهتر را بنا نهاد.
بعد از سال 73 و در تلاش برای طراحی برای سیستمهای ناشناختۀ غیرخطی مقالات، پایاننامهها و کتب زیادی منتشر شد که اگر بخواهیم به همۀ آنها اشارۀ کوچکی هم داشته باشیم فرصت زیادی را میطلبد. در اینجا با توجه به امکانات و منابع موجود و به ترتیب تاریخ انتشار مواردی را در حد اشارهای مختصر و بیان کلی نقاط ضعف و قوت بیان میکنیم.
در ابتدا میتوان به رسالۀ دکتری آقای Moon Ki Kim از دانشگاه ایلینویز شیکاگو [28] اشاره کرد، که در آن زمان (1991) استراتژی جدیدی را در صنعت ماشینسازی مورد بررسی و تحقیق قرار داد. کار او روش جدیدی در طراحی سیستمهای کنترل به نام کنترلکنندۀ فازی تطبیقی (AFC)[4] بود که با توجه به قدمت آن مزایا و معایب کار تا حدود زیادی مشخص است و نیازی به توضیح اضافه نیست.
منابع اصلی ما که در حقیقت معیارهای عملکردی و مقایسهای برای ما محسوب میشوند از سال 2007 به بعد خصوصاً 3 سال اخیر هستند که چند مورد از آنها را با بیان مزایا و معایبشان به اختصار بیان میکنیم.
- اولین مورد، مقالهای است که در سال 2007 به چاپ رسیده است [47]. در این مقاله به کمک قوانین فازی و ترکیب آن با کنترل تطبیقی کنترل کنندهای برای ردگیری خروجی سیستم MIMO با دینامیک نامشخص طراحی شده است. ایدۀ اصلی این کار رفع مشکل ردگیری این سیستمها در حالت بلوک_مثلثی بوده است. مشکل مشخص نبودن تابع تبدیل به دلیل غیرخطی بودن به کمک منطق فازی تا حدودی کم اثر شده و تقریب مناسبی صورت گرفته است. با استفاده از روش طراحی پسگام، کنترل کنندۀ تطبیقی فازی برای سیستمهای غیرخطی MIMO قابل اجرا شده است. در این طراحی تعقیب ورودی از سوی خروجی در حالت حلقه بسته تضمین شده است. این روش با توجه به استفاده از فازی تا حدودی ار پیچیدگیهای ریاضی مساله کاسته اما با این وجود با
-
خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir
استفاده از فازی نوع دوم و شبکههای عصبی باز هم میتوان آن را سادهتر کرد ضمناً برای تضمین پایداری سیستم میتوان از روش لیپانوف و . . . استفاده نمود.
- دومین مورد مقالهایست که در سال 2008 در مجلۀ بینالمللی Information & Mathematic Science به چاپ رسیده است[48]. در این مقاله میتوان گفت مطلبی را که ما در بالا در مورد مقالۀ قبلی بیان کردیم، مد نظر قرار گرفته شده و به کمک فازی نوع دوم سادهسازی به حد مطلوب رسیده و به کمک تکنیک لیاپانوف پایداری هم تضمین شده است. نتایج شبیهسازی نیز بیانگر تاثیر کنترل کنندۀ تطبیقی بر کارایی کل سیستم میباشند. شاید ایرادی که بتوان به این طراحی وارد دانست این باشد که این کنترل کننده در سیستمها با تأخیر زمانی به خوبی عمل نمیکند. که در مورد بعدی راه حل این مشکل هم تا حدودی بیان شده است.
- در سال 2009 مقالهای منتشر شد که به کمک کنترل تطبیقی کنترل کنندهای را در آن طراحی کرده بودند که عمل ردگیری را در سیستمهای غیرخطی ناشناخته که دارای تأخیر طولانی هستند را به خوبی انجام میداد [48]. این طراحی توانست که به خوبی خطای حالت ماندگار را نیز کاهش دهد. اما مشکل این کار در مواجهه با سیستمهای پیچیده آشکار میشد. شاید دلیل آن هم ناتوانی این روش در سادهسازی ریاضی سیستم باشد.
- حضور و تأثیر توأم شبکههای عصبی، منطق فازی و کنترل تطبیقی (ANFIS)[5] به خوبی نقش خود را در کنترل سرعت موتور القایی در مقالهای که در سال 2010 به چاپ رسید [49] نشان میدهد. این ترکیب از کنترل کنندهها به قدری مفید واقع شده که تولباکسی در Matlab به همین نام موجود است. به این نحوه که با تنظیم خودبهخودی پارامترهای سیستم و انتخاب بهینهترین حالت از نظر خود با در نظر گرفتن خروجیهای سیستم کارایی بسیار مناسبی را نیز به دست میدهد. این مقاله علاوه بر این میتواند منبع آموزشی مناسبی برای علاقهمندان باشد. سادگی ریاضی، کارایی مناسب، سرعت عمل و دقت خوب از ویژگیهای این نوع طراحی است. اما شاید بتوان گفت که تنها موردی که برای این نوع طراحی ایراد محسوب میشود این است که سیستم در کاربردهای متنوع ممکن است در انتخاب بهینهترین حالت دچار مشکل شود. راه حل مستقیمی برای این مشکل وجود ندارد ولی با استفاده از تئوری کنترل بهینه و با صرف کمی خلاقیت ریاضی به بهای پیچیدگی کمی بیشتر، این نقیصه به راحتی قابل رفع است.
از سال 2010 به بعد کارهای جدیتری و البته در کاربردهای خاص در این زمینه انجام گرفته و هر کدام نیز نتایج خوبی را به دست دادهاند. بعضی از تحقیقات نیز جنبۀ کلیتری داشتند که بررسی آنها میتواند در این پایاننامه کمک حال ما باشد. در ادامه به چند مورد به اختصار اشاره کرئه و توضیحات تکمیلی و تحلیلی را به آینده و متن اصلی پایاننامه واگذار میکنیم.
- مقالۀ اول در سال 2011 به چاپ رسیده و طراحی کنترل کنندۀ تطبیقی را برای سیستمهای T-S فازی با پارامترهای نامعلوم و خطای عملیاتی را بیان میکند [51].
- مورد بعدی و در سال 2012 طراحی کنترل کنندۀ تطبیقی برای سیستمهای غیرخطی است که در آن تابع تبدیل سیستم به کمک منطق فازی تقریب زده شده است [52].
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-05-16] [ 04:11:00 ب.ظ ]
|