با توجه به کاربرد وسیع موتورهای القایی، کنترل آنها نیز از اهمیت بالایی برخوردار است، از اینرو کنترل مستقیم گشتاور به عنوان یک روش کنترلی متداول برای موتورهای القایی (سنکرون) و آسنکرون همواره مورد توجه بوده است. اما در این روش از یک جفت مقایسه گر هیسترزیس استفاده شده است که همین امر سبب به وجود آمدن ضربان در گشتاور و شار، و همچنین فرکانس کلید زنی متغیر می شود. در این پایان نامه با استفاده از تئوری سیستم های ترکیبی نقایص این روش بر طرف می گردد. تمامی مراحل اجرای این پایان نامه در نرم افزار matlab انجام گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی ارائه شده دارای کاهش تلفات کلید زنی قابل توجه ای نسبت به روش کنترل مستقیم گشتاور کلاسیک می باشد.

در پیاده سازی سیستم های کنترل جدید از شبکه های مخابراتی برای ارسال داده های بازخورد و فرامین کنترل استفاده می شود. وجود تأخیر در فرآیند ارسال داده از طریق شبکه می تواند عملکرد مناسب سیستم کنترل را با اشکالاتی مواجه نماید. به طور معمول با بکارگیری شبکه های سریع و پائین نگاه داشتن ترافیک شبکه از چنین مشکلاتی اجتناب می شود. اما مطلوب آن است که از دست بالا گرفتن مشخصات شبکه اجتناب شود و هزینه ها و پیچیدگی های ارتباط با سرعت بالا کاهش داده شود. لذا این سوال مطرح می شود که چه میزان از کارائی مخابراتی در شبکه برای رسیدن به کارائی مطلوب در سیستم کنترل مورد نیاز است که این موضوع در مباحث مربوط به سیستم های کنترل شبکه شده بررسی می شود. در این پایان نامه، بر اساس قضیه لیاپانوف کراسوسکی و با استفاده از فرمول نیوتن-لایب نیتز و چند ماتریس وزنی، شرط کافی برای پایداری وابسته به تأخیر سیستم های کنترل شبکه شده دارای چندین کانال ارتباطی با تأخیرهای متغیر با زمان و اغتشاش غیر خطی در قالب ناتساوی ماتریسی خطی بدست آورده شده است. اغتشاش غیر خطی نیز بصورت تابعی از متغیرهای حالت فعلی و متغیرهای حالت تأخیردار در نظر گرفته شده است. در تحقیقات پیشین در مورد سیستم های کنترل شبکه شده غیر خطی، اغتشاشات غیر خطی یا به حالت های فعلی و یا به حالت های تأخیردار وابسته بودند. ضمناً، در تحقیقاتی که سعی در غلبه کردن بر این مشکل را داشتند، تنها یک کانال ارتباطی در نظر گرفته شده است. در کاربردهای سیستم های شبکه شده به طور کلی این محدودیت ها نقض می شوند و لذا نتایج موجود عموماً قابل استفاده در مورد سیستم های شبکه شده نمی باشند. براین اساس هدف در این پایان نامه، برطرف نمودن محدودیت های فوق خواهد بود که نتیجه آن امکان اعمال نتایج تحلیل پایداری به کاربردهای سیستم های شبکه شده می باشد. به منظور نشان دادن قابلیت های بدست آمده در روش پیشنهادی، نتایج بر روی یک سیستم تعلیق مغناطیسی شبکه شده اعمال می شوند.

در فرآیند پالایش گاز، بویلر، بخار مورد نیاز واحد تصفیه گاز را تامین می کند. برای کنترل فشار و سطح مخزن آن از کنترل کننده pid استفاده می شود. به ازاء یک شرط اولیه مشخص حول نقطه کار سیستم، این کنترل کننده دارای زمان نشست بالایی است. از سوی دیگر از کنترل کننده پیش بین صریح چند پارامتری هنوز به صورت گسترده در کاربردهای صنعتی استفاده نشده است. لذا در این پایان نامه ابتدا بویلر به صورت غیر خطی مدل سازی شده است. برای محاسبه ی پارامترهای مدل به دست آمده برای بویلر، از مقادیر واقعی متغیرهای فرآیند در حالت ما ندگار استفاده شده است. سپس با خطی سازی معادلات غیر خطی سیستم حول نقطه کار آن یک مدل خطی از بویلر به دست آمده است. در ادامه کنترل کننده بویلر در واحد پالایش گاز توضیح داده شده است و به ازاء مدل به دست آمده حول نقطه کار سیستم، کنترل کننده pid طراحی شده است. سپس از کنترل کننده پیش بین طراحی شده با روش چند-پارامتری برای کنترل فشار مخزن بویلر و سطح آن استفاده شده است. در پایان نشان داده شده که این کنترل کننده نسبت به کنترل-کننده pid طراحی شده بهتر عمل می کند و از لحاظ محاسباتی دارای سرعت بیشتری نسبت به کنترل کننده پیش بین معمولی است.

شبکه توزیع آب شهری، رابط بین منابع تامین آب و شبکه مصرفکنندگان است. کنترل شبکه آب عبارت است از تامین حجم لازم آب با فشار مناسب، در زمان مشخص و گره ای خاص از شبکه. در بسیاری از شبکه ها از تجهیزات کنترلی گسسته یا چندحالته استفاده می شود. مدل دینامیکی حاکم بر شبکه، با خاموش و روشن شدن پمپ ها و یا باز و بسته شدن شیرهای جریان، در مدت زمان اندکی تغییر می کند. با توجه به اینکه مدت زمان این تغییر و تغییر معادله حاکم، در مقابل دینامیک مخازن بسیار اندک است، این تغییر گسسته یا آنی فرض می شود. بنابراین شبکه آب را می تواند به صورت یک سیستم ترکیبی مدل نمود. سیستم های ترکیبی، سیستم هایی هستند که در آنها بین دینامیک های پیوسته و گسسته برهمکنش وجود دارد. در این پایان نامه برای شبکه های آبی که دارای ادوات کنترل گسسته هستند، براساس روش های تحلیل سیستم های ترکیبی، روشی خودکار برای ایجاد فرمان کنترل مناسب ارائه شده است. برای این منظور مدل ترکیبی شبکه آب و پیشبینی مصرف تهیه شده است و سپس با در نظر گرفتن یک قانون کنترل ترکیبی، با استفاده از روش نمادین بر پایه نواحی هندسی به شکل چندوجهی محدب در تحلیل حالات قابل دسترس، مجموعه حالاتِ کنترل پذیرو برنامه های کاری مناسب برای کنترل سیستم، از هر حالت اولیه کنترل پذیر، ارائه شده است.

چکیده در این پایان نامه موضوع پیاده سازی و تحلیل یک سیستم کنترل حلقه بسته با استفاده از ارتباط مخابراتی بی¬سیم، به منظور اجرای یک عملیات ساده تعقیب توسط دو ربات متحرک مورد توجه قرار گرفته است و اثرات ارتباط بی سیم بر روی آن بررسی می¬شود. به عبارت دیگر کنترل¬کننده¬ای که به منظور کنترل عملیات تعقیب، طراحی می¬شود، از طریق یک ارتباط بی¬سیم با ربات¬ها در ارتباط است. از این طریق یکی از اثرات ارتباط بی¬سیم، یعنی اتلاف بسته¬های داده روی عملکرد ربات¬ها بررسی می-شود. در ابتدا مقدمه¬ای در مورد ربات¬های متحرک و همچنین سیستم¬های کنترل شبکه شده بیان می-شود. سپس بعضی از اثرات شبکه مخابرات، مانند تاخیر و اتلاف اطلاعات روی این سیستم¬ها مورد بررسی قرار می¬گیرد. در ادامه، ساختار مورد نظر و هدف کلی سیستم، توضیح داده شده و نحوه پیاده سازی عملی سیستم و مدارات و قطعات استفاده شده برای سیستم نیز ارائه می¬شود. در انتها نحوه شناسایی مدل ربات¬ها، طراحی کنترل¬کننده فیدبک حالت بهینه، پیاده¬سازی آن روی ربات¬ها و اثر از بین رفتن داده¬های کنترلی، روی عملکرد ربات¬ها، ارائه می¬شود. نتایج بدست آمده، حاکی از اهمیت اثر محدودیت¬های ارتباطی بر عملکرد سیستم کنترل و لزوم پیش بینی تمهیدات مناسب برای کاهش این اثرات نامطلوب دارند. کلمات کلیدی: سیستم کنترل شبکه شده، ربات، اتلاف اطلاعات، تغییرات زمان نمونه¬برداری، ارتباط سریال، ارتباط بی¬سیم

همانطور که می دانیم وجود تأخیر در همه پدیده های طبیعی انکارناپذیر است. و نادیده گرفتن آن موجب نتایجی نامطلوب بر روی سیستم می شود. امروزه تحقیقات بسیاری بر روی سیستم های دارای تأخیر انجام می¬شود، اما در بیشتر این تحقیقات تأخیر را بصورت ثابت در نظر می¬گیرند. ولی در موارد بسیار اندکی تأخیر را متغیر با زمان در نظر می¬گیرند. در این پایان نامه، قضیه¬ای برای تحلیل پایداری سیستم¬های غیر خطی با تأخیر متغیر با زمان، کراندار و نامعین ارائه می¬شود. تأخیر در کاربرد¬های بسیاری استفاده می گردد، که از مهمترین آنها می توان به وجود تأخیر در سیستم های کنترل شبکه شده اشار کرد. امروزه بدلیل پیشرفت کاربردی شبکه های ارتباطی بی سیم، و مزیت های بسیار آن سیستم¬های کنترل شبکه شده توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. استفاده از این سیستم¬ در صنعت، باعث توجه مهندسین کنترل در این زمینه شده است. وجود پدید¬های شبکه از قبیل، تأخیر در ارسال داده، از دست رفتن داده و نمونه برداری دارای لرزشی و از دست رفتن ترتیب ارسال داده¬ها، باعث ایجاد عملکرد ضعیف سیستم و حتی ناپایداری سیستم می¬شود. در این پایان نامه،¬ این پدیده¬های شبکه با تأخیر مدل می شود، و با استفاده از تابع لیاپانوف-کراسوفسکی شرایطی برای پایداری سیستم تحت نامساوی¬های ماتریسی خطی بدست آمده است. برای ارزیابی، قضیه بیان شده در این پایان¬نامه به سیستم بازوی روبات دو درجه آزادی که از طریق شبکه¬های ارتباطی بی¬سیم کنترل می¬شود، اعمال شده است. نتایج بدست آمده بر روی این سیستم و مقایسه آن با مقالات پیشین، بهبود افزایش کران بالای تأخیر برای تضمین پایداری سیستم را نشان می دهد.

افزایش منابع تولید پراکنده در سیستم‏های قدرت موجب حرکت به سمت سیستم‏های جدید توزیع انرژی مانند ریزشبکه‏ها شده است. یکی از مشکلات مربوط به ریزشبکه‏ها، کنترل آنها در عملکرد مستقل از شبکه به گونه‏ای است که کنترل مناسبی روی ولتاژ و فرکانس انجام شود و همچنین تقسیم بار قابل قبولی بین منابع بوجود آید. عملکرد سیستم کنترلی به فن‏آوری‏ها و پروتکل‏های ارتباطی وابسته است. هر کدام از این پروتکل‏ها و فناوری‏های ارتباطی اثرات متفاوتی بر ریزشبکه و کنترل آن خواهد داشت. یکی از این اثرات تاخیر متفاوت در پردازش و انتقال پیام برای ارتباط اجزای مختلف ریزشبکه است. در نظر گرفتن تاثیر پروتکل‏های ارتباطی در طراحی‏های کنترلی باعث بهبود کنترل ریزشبکه خواهد شد و در نظر نگرفتن آنها در عمل می‏تواند کنترل ریزشبکه را با مشکل مواجه کند. در این پایان‏ نامه، ابتدا به بررسی ریزشبکه، ساختارهای کنترلی موجود در آن و پروتکل‏ها و فناوری‏های ارتباطی متداول پرداخته شده است. پس از این بررسی‏ها و در نظر گرفتن فرایند پردازش در کنترل کننده‏ها مدل تقریبا مناسبی از ریزشبکه خواهیم داشت. هدف اصلی این پایان نامه ارزیابی و مقایسه کنترل ریزشبکه با در نظر گرفتن اثر پروتکل‏های ارتباطی مختلف و همچنین یافتن پروتکل ارتباطی مناسب تر برای ارتباطات ریزشبکه است. بدین منظور از یک ریز شبکه نمونه با ساختار کنترلی سلسله مراتبی و چند پروتکل متفاوت برای انتقال داده در آن، در نظر گرفته شده است. طراحی‏های کنترلی ابتدا بدون در نظر گرفتن تاثیر پروتکل‏های ارتباطی و سپس با در نظر گرفتن آنها انجام می‏شود. برای طراحی کنترل کننده‏ها و بهینه سازی ضرایب کنترلی از معادلات غیر خطی ریزشبکه استفاده شده است و با در نظر گرفتن یک تابع هزینه مناسب بهبود کنترل نشان داده می‏شود.

در سیستم های کنترل شبکه شده بجای اتصال نظیر به نظیر و مستقیمِ اجزای سیستم، به طور معمول از شبکه های مخابراتی(باسیم و بی¬سیم) برای اتصال اجزای سیستم شامل سنسورها، کنترلرها و عملگرها استفاده می گردد.شبکه شدن باعثِارتباطِ منظم و ساده¬ترِاجزاء متعدد با یکدیگر می¬گردد، در مقابل مشکلاتی از قبیل تأخیرهای ناشی از انتقال اطلاعات و امکان از بین رفتن اطلاعات به دلایل مختلف وجود دارند که این مسائل، پایداری سیستم را تضعیف میکنند. اجزای سیستم ما در این پروژه، شامل دوربین، زمان نما، ربات و کامپیوتر می باشد که به روش سریال به هم متصل شده¬اند. ربات استفاده شده، دارای سه درجه آزادی و بوسیله داده¬های دریافتی از دوربین کنترل میگردد.استفاده از فیدبک تصویری باعث پدید آمدن اثراتی مشابه با اثر شبکه در سیستم ما شده و تأخیر ناشی از پردازش تصویر و ارسال اطلاعات می تواند بر کارائی و پایداری سیستم تاثیر منفی بگذارد. برای بررسی این اثرات در ابتدا تاخیرهای بوجود آمده در سیستم اندازه گیری شده و سپس بر اساس آنها، مدل تحلیلی مساله با توجه به اثراتِتأخیر تهیه می¬گردد. در انتها با بررسی این اثرات، از این مدل برای بهبود طراحی کنترل کننده استفاده خواهد شد و نتایج آن نسبت به عکس العمل ربات،مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

امروزه با گسترش شبکه های قدرت، مسأله ی پایداری سیستم قدرت از اهمیت ویژه ای برخوردارشده است. توانایی سیستم قدرت در حفظ پایداری، تا حد زیادی بر میرا کردن نوسان های الکترومکانیکی به وسیله ی کنترل کننده های موجود بر روی ماشین سنکرون استوار است. یکی از روش های کنترلی در حال توسعه در این زمینه، کنترل دو سطحی است که از روش های مطرح در فناوری سیستم های اندازه گیری ناحیه ی گسترده می باشد. در این پایان نامه ساختار جدیدی از کنترل کننده بر مبنای کنترل دو سطحی برای میرا کردن نوسانات فرکانس پایین یک شبکه ی متشکل از دو ژنراتور که یک بار خطی را تغذیه می کنند، ارائه شده است. این ساختار شامل دو کنترل کننده ی محلی برای هر ژنراتور در سطح اول و یک کنترل کننده ی مرکزی در سطح دوم است. در طراحی کنترل کننده ی مرکزی برای متغیرهای ژنراتور دورتر، تأخیر ارتباطی نیز در نظر گرفته می شود؛ به این صورت، یک معماری کنترل گسترده برای ژنراتورها پیاده سازی می شود. کنترل کننده ها در هر دو سطح با استفاده از روش کنترل بهینه ی خطی مربعی طراحی می شوند. در پایان، عملکرد کنترل کننده ی دو سطحی با کنترل کننده ی غیر متمرکز از طریق تابع هزینه ی آن ها مقایسه می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با توجه به کاهش تابع هزینه ی کنترل کننده ی دو سطحی نسبت به کنترل کننده ی غیر متمرکز، میرایی نوسانات با استفاده از کنترل کننده ی دو سطحی بهبود یافته است.

در این رساله، به معرفی ncs و چالش های آن پرداخته شده است. سپس مدل شبکه اینترنت با پروتکل tcp تشریح گشته است. با در نظر گرفتن تأخیر به صورت فرایند مارکوف، به طراحی کنترلگر مقاوم پرداخته شده است. روش نوینی برای مدلسازی تأخیر شبکه ارائه شده و جهت بهبود عملکرد ncs، از مدیریت طول صف استفاده شده است. جهت کنترل ازدحام شبکه ی tcp، به طراحی کنترلگر فیدبک حالت از نوع pid پرداخته شده است. با تلفیق مدل فرایند و شبکه، سیستم حلقه بسته به شکل سیستم تأخیردار با تأخیر وابسته به حالت خواهد شد. سپس شرط کافی برای پایداری مقاوم این دسته از سیستم ها ارائه گشته است. درادامه تأخیر به صورت دو طرفه در نظر گرفته شده است که ncs به صورت سیستم چند تأخیره مدلسازی گشته است. سپس قضایایی پیرامون پایدارسازی این دسته از سیستم ها ارائه شده است. قضایای ارائه شده در این پژوهش از محافظه کاری کمتری برخوردار است.

در این تحقیق سعی خواهد شد با درنظر گرفتن تحقیقات پیشین و توجه به ویژگی های هلیکوپتر ، چهارچوب مناسبی برای استفاده از ایده های غیرخطی در کنترل پرواز هلیکوپتر بدست آید. بدین ترتیب مساله کنترل پرواز هلیکوپتر به دو زیر مساله با ویژگی ها و مشکلات متفاوت تقسیم و برای حل هر کدام از راه حل مناسبی استفاده خواهد شد. این شیوه امکان در نظر گرفتن مسائلی از از جمله برخی نامعینی ها را به نحو موثرتری فراهم می آورد. برای تائید عملکرد کنترل کننده طراحی شده، نتایج شبیه سازی های متعددی ارائه خواهند شد و مقایسه ای اجمالی با اصلی ترین روش مورد استفاده برای کنترل پرواز هلیکوپتر در سالهای قبل یعنی روش جدول بندی بهره انجام خواهد گردید.