طراحی کنترل کننده پیش بین غیرخطی برای سیستم غیر حداقل فاز

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.