طراحی کنترل کننده پیش بین غیرخطی برای سیستم غیر حداقل فاز
چکیده
این پایان‌نامه یک روش برای کنترل یک فرآیند صنعتی با استفاده از کنترل پیشبین مدل (mpc) ارائه میکند. قسمت اول پایان‌نامه به معرفی ایدههای اساسی مدل کنترل پیشبین و تئوری ریاضی که این روش بر آن بنا نهاده شده است، میپردازد. به طور خاص، تحقیق شده است که چطور مدل خطی فرآیند تحت کنترل میتواند از روی دادههای ورودی - خروجی فرآیند شناسایی شود. همچنین، درباره اینکه چگونه میتوان به یک مدل شبیهسازی برای فرآیند صنعتی دست یافت، بحث شده است. حذف اغتشاش و کنترل بدون افست از جمله مفاهیم مهم در کنترل صنعتی هستند. به منظور دستیابی به کنترل بدون افست در مواجهه با اغتشاشهای ناشناخته، انتگرالگیرها به مدل خطی افزوده شدهاند. سه روش مختلف برای افزودن این انتگرال گیرها ارائه شدهاند. براساس مدل شناسایی شده خطی¬ که انتگرالگیرها نیز در آن استفاده شدهاند، یک mpc غیر مقید فرموله شده است و متعاقباً به یک مسئله¬ی بهینهسازی درجه دوم محدب تبدیل شده است. این مسئله¬ی بهینهسازی میتواند به سادگی حل شود و قاعده¬ی کنترل بهینه خطی است. کنترلکننده خطی که با مدل فرآیند خطی ترکیب شده است، یک مدل فضای حالت حلقه بسته را شکل میدهد. به منظور تنظیم mpc ارائه شده، یک شیوه بهینهسازی مورد مطالعه قرار گرفت. برای حل این مسئله¬ی بهینهسازی، شاخصهای مختلف سنجش عملکرد کنترل حلقه بسته مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. یکی از شاخصهای اساسی بهینهسازی، افزودن یک قید غیر خطی به منظور سنجش میزان توانایی کنترلکننده است. در قسمت دوم پایان‌نامه یک بررسی موردی بر روی یک فرآیند هدباکس ماشین کاغذ صورت گرفته است، که این فرآیند به عنوان نمونهای از یک فرآیند صنعتی مورد بررسی قرار گرفته است. این فرآیند برخی از رفتارهای متداول فرآیندهای صنعتی مثل اثر متقابل قوی و رفتار غیر مینیمم فاز را دارا میباشد. قسمت اول بررسی موردی مربوط به تعریف یک مدل خطی برای سیستم هدباکس ماشین کاغذ از روی دادههای ورودی- خروجی است. از آنجایی که هیچ فرآیند صنعتی واقعی برای این پروژه موجود نبوده است، داده های ورودی- خروجی توسط شبیهسازی و با استفاده از مدل غیرخطی فرآیند بدست آمدهاند. در قسمت دوم، پارامترهای تنظیم با استفاده از بهینهسازی بدست آمدهاند. در پایان، شبیهسازیهای حلقه بسته با استفاده از پارامترهای تنظیمی که از حل مسئله بهینهسازی بدست آمدهاند، انجام شده است. در این شبیهسازی¬ها مدل غیرخطی برای فرآیند هدباکس ماشین کاغذ مورد استفاده قرار گرفته است. به طور کلی مشاهده شده است که شیوه¬ی بهینهسازی، پارامترهای تنظیمی منطقی و خوبی را برای سیستم هدباکس کاغذ ارائه میدهد. به علاوه، در شبیهسازی حلقه بسته نشان داده شده است که عملکرد سیستم هم در ردیابی و هم در حذف اغتشاش رضایت بخش است، حتی تحت شرایطی که نویز زیادی در سیستم موجود باشد.