تحلیل و طراحی سیستم های کنترل کلیدزن در حضور نویزهای فرآیند و اندازه گیری
Abstract
در طراحی کنترل کننده ها برای سیستم هایی با عدم قطعیت، عمومی ترین روش کلاسیک، استفاده از کنترل مقاوم و کنترل تطبیقی مرسوم بود. در صورت وقوع تغییر ناگهانی در دینامیک سیستم یا محیط عملکرد (مانند نقص اجزا) و در ادامه آن بروز پاسخ گذرای نامطلوب (که ممکن است باعث ناپایداری سیستم شود)، ممکن است کنترل تطبیقی جوابگو نباشد. برای برطرف کردن مشکل عدم قطعیت های بزرگ و بهبود پاسخ گذرا، کنترل کلیدزنی در سالهای اخیر بسیار گسترش یافته است. بطور کلی سیستم سوئیچ شده خصوصیات و ویژگی های تک تک زیر سیستم ها را به ارث نمی برد. در این پژوهش به بررسی کنترل کننده های مینیمم واریانس، مینیمم واریانس نموی و کنترل کننده lqg در حضور نویز در سیستم های کلید زنی پرداخته شده است و نشان داده شده است که با استفاده از این کنترل کننده ها می توان اثر نویز را در خروجی به حداقل رساند و واریانس خروجی را تا حد امکان به واریانس نویز نزدیک کرد. در فصل اول سیستم های تصادفی و کنترل کلید زنی به اختصار بررسی شده است. در فصل دوم به معرفی کنترل کننده ی مینیمم واریانس، کنترل کننده مینیمم واریانس نموی و فرایندهای تصادفی و همچنین معرفی انواع نویز پرداخته شده است و با ارائه مثالهایی طراحی این نوع کنترل کننده ها مورد بررسی قرار گرفته است و با استفاده از کنترل کننده مینیمم واریانس نموی توانمندی این روش کنترلی در ردیابی خروجی مطلوب و حداقل کردن واریانس خروجی، نشان داده شده است. در فصل سوم، انواع روش های کلیدزنی مرسوم بررسی شده است و با استفاده از نتایج شبیه سازی ، به منظور نشان دادن توانایی کلیدزنی در پایدارسازی زیرسیستم های ناپایدار پرداخته شده است . در هیچکدام از تحقیقات نامبرده و پژوهش های دیگر در این زمینه، از معیار واریانس و محاسبه آنلاین واریانس در سیستم های کنترل کلیدزنی، جهت کلیدزنی بین زیر سیستم های مختلف استفاده نشده بود. نوآوری این پژوهش در فصل چهارم، اعمال روش پیشنهادی کلیدزنی و استفاده از نتایج شبیه سازی با روش محاسبه واریانس خروجی، جهت نشان دادن توانایی این نوع کلیدزنی در پایدار سازی سیستم و همچنین کاهش اثر نویز در خروجی، بوده است. همچنین در این فصل شبیه سازی بر روی یک سیستم مکانیکی جرم و فنر نیز انجام شده است، که از کنترل کننده مرسوم pid که در صنعت بسیار کاربرد دارد، برای کنترل این سیستم مکانیکی استفاده شده است و نتایج با کنترل کننده mpc که برای همین سیستم طراحی شده، مقایسه شده است. سپس رفتار این سیستم در حضور نویز بررسی شده است. همانطور که انتظار داشتیم استفاده از کنترل کننده مرسوم pid برای کنترل این سیستم در حضور نویز امکان پذیر نبود. پس به طراحی کنترل کننده مینیمم واریانس نموی پرداخته شد و به نتایج مطلوب و هدف مورد نظر که دنبال کردن ورودی بود، دست یافتیم.