جبرانسازی تأخیر در کلاسی از سیستم های کنترل شبکه با استفاده از ساختار کنترلی مدل داخلی

امروزه توسعه دانش شبکه و تکنولوژی ارتباطات باعث ترکیب آن با سایر رشته ها مانند علم کنترل شده و منجر به پیدایش زمینه جدیدی در کنترل تحت عنوان سیستم های کنترل تحت شبکه گردیده است. به طور کلی یک سیستم کنترل تحت شبکه از سنسورها، محرک ها و کنترل کننده هایی تشکیل شده است که در مکان های متفاوتی توزیع شده اند و از طریق تبادل اطلاعات توسط شبکه های ارتباطی با یکدیگر در تعامل هستند. استفاده از یک شبکه مشترک چند منظوره برای ارتباط المان های گسترده باعث ساختاری انعطاف پذیر می شود و معمولا هزینه های نصب و نگهداری را کاهش داده و مزایای بسیاری را به ارمغان می آورد. در نتیجه سیستم های کنترل تحت شبکه کاربردهای بسیاری در زمینه های مختلف از جمله در شبکه های سنسور متحرک، عملیات نظامی، عملیات اورژانسی و فوری پزشکی، جراحی از راه دور، سیستم های خودکار بزرگراه و وسایل نقلیه هوایی- فضایی بدون سرنشین، کارخانجات و... پیدا کرده اند. از طرفی استفاده از شبکه مشترک، چالش ها و مشکلات جدیدی را به وجود آورده و تحلیل و طراحی را دشوارتر می سازد. یکی از مهمترین چالش ها تأخیر ناشی از حضور شبکه می باشد. هویت تأخیر در سیستم های کنترل تحت شبکه مولد عدم قطعیت در سیستم خواهد شد که این عدم قطعیت با افزایش فرکانس افزایش یافته و رفتار سیستم را بیشتر تحت تاثیر قرار می دهد. باتوجه به اینکه ساختار کنترل کننده مدل داخلی رفتار مناسبی در برابر عدم قطعیت از خود نشان می دهد، از این ساختار کنترلی برای جبران اثر تأخیر در کلاسی از سیستم های کنترل شبکه استفاده شده است. در این پایان نامه، ابتدا به بیان مقدمه و تاریخچه سیستم های کنترل تحت شبکه پرداخته و سپس با معرفی این سیستم ها و انواع آن ها در مورد مزایا، چالش ها و کاربردهای آن ها بحث می کنیم. در ادامه با نگاهی اجمالی به مقالات ارائه شده و بررسی کارهای متداول انجام شده به ارائه مدلی مناسب برای تأخیر خواهیم پرداخت. سپس با استفاده از قضایای پایداری به بررسی چند مثال سیستم کنترل شبکه و اثر تأخیر بر پایداری آن ها می پردازیم. در ادامه تأخیر را به صورت عدم قطعیت ضرب شونده در سیستم مدل کرده و با استفاده از ساختار کنترلی مدل داخلی، جبرانساز مناسب برای رفع اثر تأخیر در سیستم کنترل شبکه طراحی می کنیم. سپس با ارائه شبیه سازی مناسب توسط نرم افزار matlab پاسخ سیستم را از دو دیدگاه عملکرد و روباستنس مورد بررسی قرار داده تا موثر بودن کنترل کننده طراحی شده تایید گردد. در ادامه با استفاده از روش کنترلی تخمینگر اسمیت نیز تأخیر سیستم کنترل شبکه را جبرانسازی کرده و به قیاس نتایج حاصل از طراحی کنترل کننده اسمیت و روش کنترلی مدل داخلی خواهیم پرداخت. در پایان نیز پس از جمع بندی، به ارائه پیشنهادات جدید برای علاقه مندان تحقیقات در این زمینه خواهیم پرداخت.