توسعه روش‏های پردازش هوشمند سیگنال در بهبود عملکرد سامانه‏های کنترل از طریق شبکه

پویا حاجبی

چکیده

سامانه کنترل از طریق شبکه، سامانه‏ای توزیع‏شده است که در آن‏ ارتباط میان حس‏گرها، فعال‏گرها و کنترل‏گرها از طریق شبکه مخابرات دیجیتال انجام می‏شود. از آنجا که اجزای سامانه کنترل، از طریق شبکه به یکدیگر متصل می‏شوند، ساختاری انعطاف‏پذیر حاصل می‏شود و به این ترتیب، هزینه‏های نصب، بهره‏برداری و نگهداری سامانه کنترلی کاهش می‏یابد. دو چالش اصلی در این سامانه‏ها یعنی تصادفی بودن تأخیرها و از دست‏رفتن بسته در شبکه مخابرات، بر عملکرد سامانه کنترلی تأثیر منفی شدیدی می‏گذارد. در این رساله، روش‏هایی ارائه شده که به کمک آن‏ها،‏‏ مشکلات ناشی از تأخیر و از دست‏رفتن بسته‏ها تخفیف یافته و عملکرد سامانه بهبود می‏یابد. به منظور مقابله با این مشکلات، از روش‏های کنترل کلاسیک و پردازش هوشمند سیگنال و ترکیب آن‏ها استفاده می‏شود. از آنجا که از دست‏رفتن پشت سر هم بسته‏ها تأثیر سوء بیشتری بر عملکرد سامانه کنترلی دارد، از زنجیره مارکف برای مدل‏سازی پویایی‏های از دست‏رفتن بسته‏ها استفاده شده است. روش‏های اصلی به کاررفته در این رساله برای مقابله با تأخیر و از دست‏رفتن بسته‏ها به‏قرار زیر است: روش چرخش جدول قوانین فازی کنترل‏گر منطق فازی؛ روش چرخش صفحه فاز کنترل‏گر تناسبی- انتگرالی. در هر دو روش از ایده چرخش برخط محورهای مختصات برای جبران اثر سوء رفتار شبکه استفاده شده است. برای بهینه‏سازی توابع عضویت کنترل‏گر منطق فازی، الگوریتم ژنتیک به کار رفته است. روش‏های ارائه شده می‏توانند تا حد زیادی مشکلات ناشی از تأخیر تصادفی و از دست‏رفتن بسته‏ها را به طور هم‏زمان برطرف سازند. شبیه‏سازی‏هایی برای روش‏ کنترل‏گر منطق فازی تطبیقی برخط پیشنهادی با جدول قوانین فازی چرخان و روش کنترل‏گر تناسبی- انتگرالی تطبیقی برخط پیشنهادی با چرخش صفحه فاز، به ازای تأخیر حدود ششصد میلی‏ثانیه و نرخ هفتاد درصدی از دست‏رفتن متوالی بسته‏ها در شبکه، انجام شد. نتایج به دست آمده با معیار انتگرال حاصل‏ضرب زمان در قدرمطلق خطا، به طور متوسط بهبود عملکرد حدود چهار و هفتاد و شش صدم برابری هر دو روش را نسبت به سایر کنترل‏گرهای بررسی شده، نشان می‏دهد.

اساتید راهنما و مشاور

سید محمدتقی المدرسی، سید مهدی کرباسی