طراحي كنترل‌كننده PID در سيستم‌هاي كنترل تحت شبكه‌ نامعين با تاخير تصادفي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، مطالعه بر سيستم‌هاي كنترل تحت شبكه‌ به شدت رشد كرده و نتايج حاصل، پيشرفت‌هاي چشمگيري در اين زمينه نشان داده است. يك سيستم‌كنترل تحت شبكه‌ را مي‌توان به عنوان يك سيستم كنترل فيدبك، كه حلقه‌هاي آن توسط يك شبكه‌ي مخابراتي بسته شده است، توصيف كرد. اين مرتبط‌سازي تجهيزات سيستم كنترلي تحت يك شبكه، توانسته با صرف هزينه‌ي جزئي، از پيچيدگي سيستم‌ها به صورت مؤثر بكاهد. مهم‌تر از همه، سيستم شبكه شده، فضاي مجازي را به فضاي فيزيكي مرتبط مي‌سازد كه فرمان دادن از فواصل دور را به سادگي عملي مي‌كند. اما اين مزايا بدون هيچ كاستي حاصل نشده است. بدليل گذر داده‌ها از روي شبكه‌هاي مخابراتي، اثرات نامطلوب ناشي از شبكه، خود را بر سيستم‌هاي كنترلي نشان مي‌دهند. مخرب‌ترين اين عوامل، تاخير ناشي از شبكه، و از دست ‌رفتن داده‌ها مي‌باشد. تحت تاثير اين عوامل، براحتي اين امكان وجود دارد كه سيستم فيزيكي از كاركرد مطلوب خارج و راندمان فرايند كاهش يابد يا حتي سيستم‌كنترلي را ناپايدار سازد. براي مقابله با مشكلات مطرح شده، پژوهش‌هايي ارائه شده است كه مي‌توان آن‌ها را در 5 دسته‌ي اصلي كنترل نمونه‌برداري، كنترل كمي‌سازي، كنترل تحت شبكه، كنترل رويدادمحور و كنترل امنيت تقسيم كرد. در زمينه‌ي كنترل تحت شبكه‌ كه الگوي كار اين پژوهش نيز مي‌باشد، به بررسي تاثير منفي عوامل ناشي از شبكه، با مدل‌سازي رياضي پرداخته مي‌شود. با برگزيدن وقوع اين رخدادها به پارامترهاي تصادفي و يا به‌عنوان پارامتري از ورودي، استراتژي كنترلي طراحي مي‌شود كه پايداري و عملكرد بهينه‌ي سيستم تحت كنترل را حفظ كند. در اين پايان‌نامه، سيستم مورد بررسي در معرض تاخير ناشي از شبكه در خطوط كنترل‌كننده به سمت فرايند مي‌باشد. از طرف ديگر، اختلال‌هاي بيروني نيز بر عملكرد تاثير مي‌گذارد. ماتريس‌هاي معرف سيستم، شامل نامعيني‌هايي مي‌باشد و سيستم كنترلي بايد نسبت به آن‌ها مقاوم باشد. تاخيرهاي ناشي از شبكه، بصورت تصادفي از نوع زنجيره‌ي ماركوف مدل‌سازي شده‌اند. با استفاده از تابع لياپانوف مطرح شده، يك روش تقريب مقدار كنوني حالت سيستم، هنگامي كه داده موجود نباشد، فراهم مي‌شود. با استفاده از اين تقريب، با حذف و دريافت نشدن داده بدليل زمان‌بندي و عوامل ديگر، سيستم همواره تحت كنترل مطلوب نگه‌داشته مي‌شود. پارامترهاي مورد نياز و بهره‌ي كنترل‌كننده از محاسبه‌ي يك نامساوي ماتريسي، بدست خواهند آمد. عملكرد روش پيشنهادي، روي يك سيستم انتخابي مورد آزمايش قرار مي‌گيرد و قابليت برآوردسازي معيارهاي اساسي به كمك آن، نمايش داده مي‌شود.

210751

كنترل

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

ايمان ايزدي

محسن مجيري، مرضيه كمالي

جواد عسگري