طراحي كنترل مد لغزشي بهينه مقيد به كمك شبكه عصبي بازگشتي مبتني بر نظريه تصوير براي كلاسي از سيستم¬هاي غيرخطي SISO

دكتراي تخصصي

در اين رساله، طراحي كنترل مد لغزشي بهينه مقيد براي كلاس معيني از سيستم‌هاي غيرخطي تك¬ورودي-تك-خروجي نامعين، توسعه يافته¬است. الگوريتم بهينه پيشنهادي با تفكيك ديناميك سيستم به دو بخش خطي و غيرخطي و به¬كمك شبكه عصبي بازگشتي مبتني بر نظريه تصوير تحقق يافته¬است. توسعه چنين رويكردي با هدف اجتناب از چترينگ، اجتناب از تكينگي، درنظر گرفتن محدوديت عملگر، كمينه¬سازي هزينه كنترلي و قوام سيستم حلقه¬بسته در مقابل نامعيني در مدل سيستم انجام گرفته¬است. در گام نخست، شاخص عملكرد از ديدگاه پايدارسازي سطح لغزش و كمينه¬سازي هزينه كنترلي تعريف و در حضور محدوديت عملگر، تبديل به مساله برنامه‌ريزي مرتبه دو مقيد شده كه در آن ضرايب وزني شاخص عملكرد و سطح لغزش به‌عنوان پارامترهاي طراحي شناخته شده¬اند. سپس، مدل ديناميكي و جبري شبكه عصبي بازگشتي تعيين شده است. اين شبكه با حل مساله برنامه¬ريزي مرتبه دو مقيد، سيگنال كنترلي را به عنوان متغير بهينه¬سازي به¬شيوه¬ برخط تعيين مي¬كند. تحليل پايداري شبكه عصبي و سيستم حلقه¬بسته به¬كمك نظريه لياپانوف انجام‌گرفته و شرايط مناسب براي پارامترهاي طراحي جهت تضمين پايداري تعيين شده است. رويكرد پيشنهادي، اهداف عملكردي موردنظر را برآورده مي¬كند. با اين حال، تغييرات متغير با زمان پارامترهاي كنترلي ممكن است براي برخي از سيستم¬ها، موجب تغييرات نامطلوب روي متغيرهاي حالت و سيگنال كنترلي شود. بر اين اساس و بر مبناي اصول ارائه¬شده براي طراحي كنترل مد لغزشي بهينه مقيد، استراتژي كنترل مقاوم براي تعيين قطع¬خط پارامترهاي طراحي توسعه يافته¬است. اين كار با فرموله¬كردن ديناميك حلقه¬بسته خطا و تعيين بهره فيدبك خطاي مقاوم انجام مي¬گيرد. اين رويكرد با وجود برخورداري از مزايايي چون تنظيم قطع¬خط پارامترهاي طراحي، پاسخ¬هاي بدون چترينگ و توليد سيگنال كنترلي بهينه مقيد، در قياس با روش بهره متغير با زمان، پيچيدگي بيشتري داشته، قيد ديناميكي وابسته به حالت دارد و ممكن است با مشكل وجود جواب در سيستم¬هاي ديناميكي مرتبه بالا مواجه شود. به‌منظور بهبود مشخصه‌هاي عملكردي و حذف شرط لغزش به‌عنوان قيد ديناميكي، شاخص عملكرد مبتني بر قانون دسترسي نمايي پيشنهاد شده¬است. به¬علاوه، فرايندي خودتنظيم به شيوه قطع¬خط براي تعيين پارامترهاي كنترلي همراه با تحليل گذرا و حالت دائم توسعه يافته¬است. اين استراتژي نيز با وجود حفظ ويژگي¬هاي برجسته روش¬ مبتني بر بهره متغير با زمان و تنظيم مبتني بر ، تنها براي رديابي ورودي¬هاي مرجع پله مناسب بوده و شرط كنترل¬پذيري كامل حالت براي سيستم تحت كنترل، الزامي است. در انتها نيز به‌منظور تعميم‌پذيري و بررسي انطباق با پياده‌سازي ديجيتال، رهيافت جديدي مبتني بر رويكرد مقادير تكين براي تحليل پايداري كنترل مد لغزشي بهينه مقيدِ زمان¬گسسته با تلفيق شبكه عصبي بازگشتي توسعه¬يافته است. جهت بررسي كيفيت عملكرد استراتژي معرفي¬شده از سيستم¬هاي غيرخطي همانند آونگ وارون، راكتور تانك همزن پيوسته، سيستم تعليق مغناطيسي و سرومحرك الكتروهيدروليكي استفاده¬ شده است. علاوه بر آن، نتايج به‌دست‌آمده با جديدترين روش¬هاي پيشرفته مد لغزشي در مقالات مقايسه شده كه نشان از عملكرد بسيار مطلوب روش¬هاي پيشنهادي دارد.

196077

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق-كنترل

محمد فرخي