کنترل مدل پیش بین هوشمند تطبیقی در سیستم های هیبرید خطی

سمیرا اسمعیلی

چکیده

کنترل مدل پیش‏بین موفقترین تکنولوژی کنترل پیشرفته فرایند است که از دهه 1980 در پروسه های صنعتی به کار می رود. استراتژی کنترل مدل پیش‏بین مبتنی بر استفاده از مدل فرایند به منظور پیش‏بینی خروجی آینده است که در این راستا جهت تولید سیگنال کنترلی یک تابع هدف را کمینه می کند. از دلایل موفقیت کنترل مدل پیش‏بین در صنعت می توان به ساده و قابل فهم بودن، قابلیت تعمیم به حالت چند متغیره و قابلیت اعمال به دسته وسیعی ار فرایندها اشاره کرد. عمده ایراد کنترل مدل پیش‏بین وجود محاسبات پیچیده در حل مسائل بهینه سازی است. بدین منظور، این پایان نامه استفاده از الگوریتم های هوشمند را برای حل مسئله بهینه توصیه می کند. استفاده از این الگوریتم ها سبب کاهش محاسبات و افزایش سرعت انجام محاسبات و همچنین افزایش سرعت همگرایی سیستم می گردد. از آنجا که همواره مدل سیستم در دسترس نیست در این پایان نامه فرض شده که سیستم دارای پارامترهای نامعلوم می باشد. از این رو از مکانیزم تطبیقی برای به دست آوردن قانون کنترل پیش‏بین استفاده شده است. ایده اصلی کنترل تطبیقی بر مبنای تطبیق کنترل‏کننده برای سیستم نامعین و بر اساس سیگنال‏های اندازه‏گیری شده برخط دستگاه می‏باشد. نامعینی در سیستم‏ها می‏تواند در دینامیک و یا در پارامترها باشد. در این پایان نامه پارامترها نامعلوم در نظر گرفته شده اند. به علت وجود پارامترهای نامعلوم زیاد در اینجا از کنترل تطبیقی فازی استفاده شده است. مهمترین مزیت استفاده از قوانین فازی قدرت تخمینگری فازی می باشد. کنترل فازی به علت استفاده از قوانین زبانی در سیستم های تطبیقی موفق عمل کرده است. همچنین استفاده از قوانین فازی موجب کاهش محاسبات و افزایش سرعت می شود. در اینجا کنترل کننده پیش‏بین تطبیقی بر روی سیستم هیبرید پیاده سازی می گردد. سیستم های هیبرید سیستم هایی هستند که از تعامل دینامیک ها و پارامترهای پیوسته و گسسته به وجود آمده اند. در حقیقت از آنجا که کلیه سیستم‏ها را نمی‏توان به صورت مطلق گسسته یا پیوسته مدل و سپس کنترل نمود. در همین راستا چارچوب دیگری برای سیستم ها در نظر گرفته می‏شود که هیبرید نامیده می‏شود. سیستم‏های هیبرید برای مدل سازی فرآیندهایی متشکل از ورودی‏ها، خروجی‏ها و معادلات دینامیکی گسسته و پیوسته به کار می روند. برای مدل سازی این سیستم هاروش‏های مختلفی وجود دارد و این روش‏ها تحت شرایطی، یک رابطه معادل بودن را دارا می‏باشند و قابل تبدیل به یکدیگر هستند. امروزه کنترل این سیستم ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این پایان نامه، مسئله مورد نظر، طراحی کنترل کننده برای سیستم های هیبرید خطی است که دارای پارامترهای نامعلوم بوده و ساختار فرآیند توسط کنترل تطبیقی تخمین زده می شود. کنترل کننده پیش‏بین تطبیقی پیشنهادی بر روی یک سیستم تکه ای خطی و سیستم سه تانک اعمال شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی علاوه بر سادگی در طراحی و پیاده سازی، از سرعت همگرایی بالایی نیز برخوردار است. همچنین این روش قابل اعمال به کلیه کلاس های سیستم های هیبرید می باشد.

اساتید راهنما و مشاور

بهروز رضایی، زهرا رحمانی