کنترل بدون افست سیستم های خطی دارای محدودیت: گاورنر دینامیک مرجع مبتنی بر کنترل پیش بین و گسترش آن برای سیستم های توزیع شده

کنترل سیستم های دارای محدودیت هم به لحاظ عملی و هم به لحاظ تحقیقاتی یکی از مسائل مهم زمینه ی کنترل است که در دهه های اخیر توجه بسیاری از محققین این زمینه را به خود جلب کرده است. دسته ی مهمی از تحقیقات به مسأله کنترل بدون افست مراجع ورودی تکه ای ثابت، به عنوان یکی از مسائل عملی و مرسوم حوزه ی دانش و تکنولوژی که نمونه ی بارز آن کنترل فرآیندهای مهندسی شیمی می باشد، پرداخته اند. وجود اختلال و عدم تطابق مدل، مسأله ی کنترل را با الزام ارضای مقاوم محدودیت های سخت روبرو می کند، که به نوبه ی خود پیچیدگی سیستم کنترل را افزایش می دهد. الگوریتم های کنترل موجود که مسأله ی کنترل سیستم های دارای محدودیت را مطرح می کنند، معمولا بر اساس ایده هایی از تغییرناپذیری مجموعه، گاورنرهای ورودی مرجع، کنترل پیش بین و الگوریتم های anti-windup استوار هستند. دسته ی دیگر الگوریتم هایی هستند که با افزودن بخشی در قالب گاورنر مرجع به توابع هدف کنترل پیش بین، تلاش می کنند برخی از نارسایی های جدی کنترل پیش بین در حل مسأله ی تعقیب مراجع متغیر و غیر مُجاز را رفع کنند. گاورنرهای موجود علاوه بر نیاز مبرم به اندازه گیری مقدار واقعی حالت سیستم، استاتیک بوده و عکس العمل سیستم کنترل در نقاط تغییر ورودی مرجع را محدود می کند. در این رساله سعی شده است تا با ارائه ی یک گاورنر مرجع مبتنی بر کنترل پیش بین بدون نیاز به محاسبه ی مقادیر هدف ورودی و حالت (مرسوم در بسیاری از روش های مبتنی بر کنترل پیش بین) و حصول رفتار دینامیک برای ورودی مرجع اعمال شونده، سرعت عکس العمل گاورنرهای مرجع را افزایش دهیم و در کنار کارآیی های ویژه ی آنها، انعطاف پذیری ساختار کنترل پیش بین را نیز به آن بیافزاییم. برخلاف گاورنرهای مرجع موجود، ساختار ارائه شده قابلیت تنظیم سیگنال های داخلی را نیز داشته و به رفتار بهتر در حالت گذرا کمک می کند. نسخه ی مقاوم و بدون سنسور روش ارائه شده برای سیستم های در معرض اختلال و عدم تطابق مدل نیز توسعه یافته است. در ادامه، نسخه ی توزیع شده ی روش ارائه شده را برای کنترل دسته ای از سیستم های خطی با ابعاد بزرگ و دارای محدودیت - جایی که الگوریتم های استاندارد گاورنر مرجع از دستیابی به آن بازمانده اند - گسترش می دهیم.