توسعه روش های چند مدلی غیرخطی به منظور طراحی سیستم تشخیص خطا و کاربرد آن در سیستم توربین گازی

سید مهرداد حسینی

چکیده

در این رساله بطور کلی هدف توسعه تکنیک چند مدلی، از حالت خطی به حالت ترکیبی (ترکیب خطی و غیر خطی) برای شناسایی و مدل سازی سیستم های ایستا و غیرخطی بمنظور استفاده از آن در طراحی یک سیستم تشخیص و جداسازی خطا با دقت بالا می باشد. تشخیص خطا در سیستمهایی که دارای دینامیکهای غیرخطی پیچیده بوده و همچنین قابلیت رخ دادن خطاهای متعدد با دینامیکهای متفاوت را دارا می باشد، به سادگی صورت نمی گیرد و کاربرد مدلهای ترکیبی می تواند به افزایش کارایی در تشخیص و جداسازی خطا منجر شود. برای این منظور استفاده از تکنیک چند مدلی ترکیبی معرفی می گردد که در آن از مدلهای محلی خطی و غیرخطی برای طراحی بانک مدل استفاده می شود. در ابتدا به مسئله طراحی بانک مدل خطی از دیدگاه تئوری پرداخته شده و در این راستا از دو مفهوم غیر خطی گری و h-gap متریک بهره گرفته می شود. پس از تحلیل و بررسی هر کدام از این مفاهیم، اندیس های جدیدی جهت بهبود مسئله برای سیستم های تک ورودی-تک خروجی و همچنین سیستم های چند ورودی-چند خروجی بطور جداگانه معرفی می گردند و با استفاده از آنها الگوریتم هایی برای طراحی بانک مدل خطی در دو حالت خارج خط و روی خط پیشنهاد می شود. پس از آن، مسئله تعمیم بانک مدل خطی به بانک مدل ترکیبی (ترکیب خطی و غیر خطی) مطرح می گردد. ویژگی بارز این نوع طراحی در مقایسه با یک بانک مدل خطی و یا یک مدل تکی غیر خطی، این است که از دقت و راندمان بالاتری برخوردار خواهد بود. در این راستا اندیس توسعه یافته اطلاعات آکایکه (eaic) در جهت انتخاب بانک مدل بهینه معرفی می گردد. در نهایت از نتایج بدست آمده فوق جهت طراحی یک سیستم تشخیص خطا با راندمان مطلوب برای سیستم توربین گازی استفاده می شود. سیستم توربین گازی از جمله سیستم های حساس و پرکاربردی است که به گفته بسیاری از محققین پیچیده ترین موتور موجود در دنیا می باشد. لذا تمایل روزافزونی در زمینه طراحی سیستم های تشخیص خطای دقیق برای اینگونه سیستمها چه در محیط های علمی و چه در محیط های صنعتی ایجاد شده است. بهبود یافتن راندمان در سیستمهای چند مدلی، افزایش دقت و بهبود سیستم تشخیص خطا از جمله هدفهایی است که در این رساله نیل به آنها با ارائه اندیسها و الگوریتم های جدید محقق گردیده و با انجام شبیه سازی های مختلف کارآیی آن نشان داده شده است

اساتید راهنما و مشاور

علیرضا فاتحی، علی خاکی صدیق