کنترل ‏پیش‏بین فازی در سیستم‏های ‏هیبرید

مرتضی سرایلو

چکیده

نوآوری‏های تکنولوژی به سمت سیستم‏هایی در حرکت هستند که ترکیبی از رفتارهای پیوسته و گسسته می‏باشند و به آن‏ها سیستم‏های هیبرید می‏گویند. ساده‏ترین تعریف از یک سیستم هیبرید، یک سیستم با رفتاری است که به وسیله چندین حالت عملکرد پیوسته توصیف می‏شود. در هر حالت، تحول متغیرهای حالت پیوسته سیستم به وسیله معادلات مخصوص آن حالت توصیف می‏شود. به طور کلی این پایان نامه را می‏توان به دو بخش مدل‏سازی سیستم‏های هیبرید و کنترل آن‏ها تقسیم نمود. برای مدل کردن سیستم‏های هیبرید، مدل‏های خاص و مدل‏های عمومی وجود دارد. مدل‏های خاص برای هر سیستم‏‏ هیبرید متفاوت است و بر اساس ویژگی‏ها و محدودیت‏های خاص آن سیستم مدل‏سازی صورت می‏گیرد. در حالی که مدل‏های عمومی به توصیف کلاس‏هایی از سیستم‏های هیبرید با برخی ویژگی‏های مشترک می‏پردازد. در این پایان‏نامه از مدل‏های عمومی مدل تکه‏ای‏خطی و مدل دینامیکی منطقی ترکیبی برای توصیف سیستم‏های هیبرید استفاده می‏شود. بخش کنترل پایان‏نامه نیز بر اساس کنترل مدل پیش‏بین استوار است. کنترل ‏مدل ‏پیش‏بین استراتژی کنترلی برای رفتار آینده سیستم است که راه حل‏های مطلوب را با توجه به یک تابع هزینه مشخص برای تنظیم سیستم‏های خطی و غیرخطی دارای محدودیت، ارائه می‏دهد. با این وجود کنترل مدل پیش‏بین بسیار به دقت مدل سیستم وابسته است و هر عامل که باعث ایجاد اختلاف بین مدل سیستم و سیستم واقعی گردد، می‏تواند منجر به ایجاد خطای ماندگار یا اختلال در فرآیند کنترل گردد. در این پایان‏نامه، تلاش بر این است که با توجه به مدل سیستم‏های هیبرید و درنظر گرفتن محدودیت‏های موجود در سیستم و سیگنال کنترلی، یک کنترل‏کننده پیش‏بین فازی با هدف مقابله با نامعینی و اغتشاش برای سیستم‏های هیبرید با قسمت گسسته به صورت سوئیچینگ طراحی گردد و به سیستم های مورد مطالعه‏ی مبدل dc-dc کاهنده، سه تانک و بویلر-توربین اعمال ‏شود. برای طراحی کنترل‏کننده‏ی پیش‏بین فازی ابتدا باید مدل‏سازی برای آن صورت گیرد. برای این منظور، ابتدا با استفاده از روش خطی‏سازی مدل تکه‏ای ‏خطی جملات غیرخطی، خطی‏سازی می‏شوند و سپس جهت دستیابی به مدل دینامیکی منطقی این سیستم ها از مدل سیستم خطی‏شده‏، از زبان توصیف سیستم های هیبرید استفاده می گردد. پس از دستیابی به مدل دینامیکی منطقی ترکیبی، برای مدل هیبرید بدست آمده یک کنترل‏کننده مدل پیش‏بین طراحی شده و تحت شرایط نامی و با وجود اغتشاش و نامعینی بر سیستم اعمال می‏شود. کنترل‏کننده‏ی ‏مدل ‏پیش‏بین طراحی شده دارای عدم قابلیت در برخورد با اغتشاش و نامعینی در سیستم است. به همین جهت، در ادامه با بررسی نتایج حاصل از کنترل‏کننده‏ی مدل‏ پیش‏بین تحت اغتشاش و نامعینی و با هدف غلبه بر مشکلات ناشی از آن‏ها یک ناظر فازی ارائه می‏گردد. این ناظر فازی وظیفه تنظیم سیگنال مرجع کنترل‏کننده‏ی پیش‏بین ‏فازی را بر عهده دارد. نتایج شبیه سازی ارائه شده عملکرد مناسب روش پیشنهاد شده در این پایان‏نامه را نشان می‏دهد.

اساتید راهنما و مشاور

بهروز رضایی، زهرا رحمانی