تحليل پايداري كنترل پيش بين در سيستم كنترل تحت شبكه با تأخير زماني ثابت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده سيستمهاي كنترل شبكهاي به يك دسته كلي از سيستمهاي كنترل اشاره دارد كه حلقه كنترل آنها از طريق نوعي شبكه ارتباطي بسته شده است. امروزه اين سيستمها در زمينههاي فراواني از جمله صنايع نظامي پيشرفته، پهپادها، خودروهاي بدون سرنشين، عملهاي جراحي از راه دور كاربرد دارد. از مزاياي فراوان اين سيستمها سادگي و سهولت اجرا و همچنين هزينه پايين نصب ميباشد. در كنار مزاياي فراوان اين سيستمها يكي از مشكلات ارتباط شبكه در سيستمهاي كنترل تحت شبكه، وجود تأخير زماني در ارسال دادهها از طريق شبكه ميباشد. اين تأخير زماني بسته به ساختار شبكه ميتواند در مسير سنسور به كنترلر (كانال پسخور ) و يا كنترلر به عملگر (كانال پيشخور) باشد. تأخير زماني در يك سيستم كنترل حلقه بسته باعث كاهش محدودههاي پايداري سيستم شده و ميتواند منجر به ناپايداري سيستم گردد. روش كنترل پيشبين در سيستمهاي كنترل يكي از راههاي كاهش اثرات وجود تأخير در سيستم ميباشد كه در آن با استفاده از مدل فيدبك فضاي حالت به مدلسازي و طراحي يك جبرانساز بهينه پرداخته ميشود. در اين پاياننامه، با استفاده از مقادير ويژه سيستم خطي، به بررسي اثر تأخيرهاي زماني در شعاع طيفي سيستم كنترل تحت شبكه پرداخته ميشود. همچنين اثر پارامترهاي مختلف در حاشيه پايداري سيستم بررسي خواهد شد. از جمله اين پارامترها، زمان نمونهبرداري و همچنين ضرايب ماتريس كمينهكننده تابع هزينه در روش رگولاتور خطي مرتبه دوم (LQR)، به منظور بهينهسازي ماتريس ضرايب در فضاي حالت ميباشد. در حالت تئوري شرط پايداري سيستم قرارگرفتن شعاع طيفي سيستم در محدوده كمتر از يك است. نتايج تئوري بدست آمده در مكانيزم آزمون پاندول معكوس چرخشي با كنترل شبكهاي مورد بررسي قرار ميگيرد و در پايان اثر زمانهاي نمونهبرداري مختلف بر محدوده پايداري مكانيزم پاندول معكوس چرخشي و همچنين تأثير تغيير ضرايب LQR در ميزان محدوده پايداري سيستم نشان داده ميشود. در فصل نتايج اين پاياننامه ابتدا مقادير عددي مكانيزم آزمون، محاسبه شده سپس روش ارائه شده در اين پايان نامه با انطباق بر مثالهاي عددي مقاله مرجع، با روش مقاله مقايسه و اعتبارسنجي ميشود. سپس مكانيزم آزمون، با روش پاياننامه مورد بررسي قرار گرفته و اثر زمان نمونهبرداري در محدوده پايداري مورد بررسي قرار ميگيرد. همچنين با كاهش كواريانس ماتريس ضرايب متغيرهاي حالت و افزايش كواريانس ماتريس ضرايب ورودي و با در نظر گرفتن شرايط بهينه، تعداد تأخيرهاي مجاز در محدوده پايداري افزوده ميشود.

209894

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان

مصطفي نصيري