پایان نامه طراحی کنترلر PID برای سیستمهای چند متغیره غیرخطی به روش فازی

پایان نامه طراحی کنترلر PID برای سیستمهای چند متغیره غیرخطی به روش فازی

چکیده

در این پایان نامه یک نوع کنترلکننده فازی PID معرفی شده است. در این روش ابتدا کنترل کننده PID به وسیله یکی از روش های کلاسیک مانند زیگلر – نیکولز صراحی می شود. ممکن است پاسخی که از این روش بدست می آید مشخصه های مناسبی نداشته باشد، برای تصحیح این پاسخها کنترل کننده فازی PID پیشنهاد شده است. در این روش با استفاده از الگوریتم فازی بهره های تناسبی و انتگرالی حول مقادیر اولیه شان، در حین کار سیستم به گونه ای تغییر داده می شوند که مشخصه های پاسخ بهبود یابد. سپس این روش با استفاده از کنترل کننده های قطری به سیستم های چند متغیره تعمیم داده شده است. همچنین تغییراتی در قوانین فازی ایجاد شده است تا بتوان این روش را در مورد سیستم های ناپایدار نیز به کار برد. در نهایت کنترل کننده فازی PID به یک سیستم چند متغیره غیرخطی (سیستم تانک های چهارتایی) و یک سیستم چند متغیره غیرخطی ناپایدار) سیستم پاندول های معکوس) اعمال شده است. نتایج شبیه سازی ها کارایی این روش را در بهبود پاسخ ها نشان می دهد.

فصل اول

مقدمه

1-1- مقدمه

کنترل کننده های PID ابزاری استاندارد برای اتوماسیون صنعتی هستند. انعطاف پذیری این کنترل کننده، امکان استفاده از این نوع کنترل را در بسیاری از حالات فراهم می آورد. این کنترل کننده ها در کنترل Cascade و سایر صورت های کنترل قابل استفاده هستند. بسیاری از مسائل کنترل ساده را در صورتی که ملزومات عملکرد خیلی بالا نباشد، می توان با کنترل PID به خوبی حل کرد. الگوریتم PID به صورت رگولاتورهای استاندارد برای کنترل فرآیندها، مجتمع شده است. یک صورت این الگوریتم به شکل زیر است:

که در آن u متغیر کنترل و e خطای تعریف شد ه به صورت e=ysp-y است که در آن ysp مقدار مرجع و y خروجی فرآیند می باشد. سیگنال کنترل جمع سه ترم می باشد. ترم P (که ضریبی از خطا است)، ترم I (که ضریبی از انتگرال خطاست)، و ترم D که (ضریبی از مشتق خطا می باشد). پارامترهای کنترل کننده بهره تناسبی K، زمان انتگرال Ti و زمان مشتق TD می باشند. وظیفه اصلی عمل انتگرال این است که اطمینان حاصل کنیم که خروجی فرایند در حالت دائم مقدار مرجع را دنبال می کند. هدف از عمل مشتق نیز افزایش پایداری سیستم حلقه بسته می باشد.

با وجود اینکه تئوری های پیشرفته ای در علم کنترل به وجود آمده است ولی کنترل کننده [1] PID هنوز در اکثر فرآیندهای کنترلی به کار می رود. دلیل این امر سادگی این کنترل کننده، آشنایی افراد با آن، سهولت دسترسی به آن و کارایی در مجموع خوب این کنترل کننده می باشد. البته این کنترل کننده در بعضی کاربردها کارایی کاملا خوبی ارائه نمی کند ولی در بسیاری از کاربردهای معمول، کارایی بسیار مناسبی دارد. به هرحال هرچند کارایی کنترل کننده PID در کاربردهای صنعتی کاملاً ایده آل نیست، در حال حاضر این کنترل کننده یکی از پر کاربردترین کنترل کننده ها در فرآیندهای صنعتی می باشد.

با توجه به تعریف سیستم کنترل، طراحی سیستم های کنترل را در حالت کلی می توان به شش بخش تقسیم نمود:

1- تعریف و فرمول بندی اهداف کنترل، در حوزه زمان و یا فرکانس.

2- انتخاب مدل سیستم و نوع آن (خطی، غیرخطی و…)

3- انتخاب ساختار کنترل

4- طراحی کنترل کننده شامل انتخاب روش طراحی (PID، LOG و…)

5- شبیه سازی و آزمایش به منظور ارزیابی سیستم حلقه بسته

6- اجرای عمل کنترل کننده ها، حسگرها و محرک ها در سیستم واقعی

کنترل در سیستم های چند متغیره به دو بخش کنترل متمرکز که به وسیله یک کنترل کننده چند ورودی – چند خروجی صورت می گیرد و دیگری کنترل غیرمتمرکز که توسط چند کنترل کننده یک ورودی – یک خروجی انجام می گیرد، تقسیم می شود.

خرید فایل

پایان نامه طراحی کنترل کننده LQR برای سیستمهای غیرخطی و بررسی عوامل غیرخطی در عملکرد آن

پایان نامه طراحی کنترل کننده LQR برای سیستمهای غیرخطی و بررسی عوامل غیرخطی در عملکرد آن

چکیده

در این پژوهش ابتدا میزان مطلوبیت عملکرد کنترل کننده LQR برای فرایند CSTR در نقاط کار مختلف توسط معیار PSM (اندازه گیری حساسیت عملکرد) محاسبه می شود، سپس با شبیه سازی سیستم حلقه بسته در نقاط کار مختلف، نتایج به دست آمده، تائید می شود و در مرحله بعد، برای یک نقطه کار مشخص با تغییر ضرایب وزنی LQR، تغییرات PSM بررسی می شود. نقطه کمینه PSM به ازای تغییرات نسبت ضرایب وزنی محاسبه شده و نشان داده می شود که برخلاف انتظار عملکرد LQR در این نقطه به هیچ عنوان مطلوب نبوده بلکه با کوچک شدن بردار بهره پسخور سیستم به صورت حلقه باز عمل می کند. برای بررسی نتایج PSM با تغییرات نسبت ضرایب وزنی، معیاری به نام فاصله نسبی (Dr) تعریف می شود. این معیار که مستقیما با شبیه سازی حلقه بسته به دست می آید، با تغییرات نسبت ضرایب وزنی محاسبه شده و با مقایسه نتایج به دست آمده با تغییرات PSM به ازای تغییرات نسبت ضرایب وزنی عدم کارایی معیار PSM با تغییرات ضرایب وزن در کنترل کننده LQR به خوبی نشان داده شده است.

مقدمه

کنترل سیستم های خطی به طور وسیع بررسی شده و مجموعه ای از ابزارها، برای تحلیل، فرابینی، بهینه سازی و کنترل آنها، به خوبی مشخص شده است. به این منظور، فرایند کنترل مهندسی با متمرکز کردن بر سیستم خطی، حل دامنه وسیعی از مسائل کنترلی را ارائه می دهد. متاسفانه، حقیقت این است که فرایندهای محدودی خطی هستند، و از اینرو تاثیر استفاده از استراتژی کنترل خطی باید تحقیق شده باشد. استراتژی کنترل غیرخطی پیشرفت عظیمی داشته و پذیرش بیشتری شده. هرچند پیاده سازی آنها توسط درجه مهمی از سفسطه ریاضی یا نیاز محاسباتی ممانعت شده است. از اینرو تقریب های خطی محلی سیستم غیرخطی، اغلب برای گسترش دادن قانون کنترل به کار می رود. به منظور آزمایش تاثیر این نگرش، یک شاخص از اندازه گیری تاثیر فرایند غیرخطی در عملکرد کنترل خطی ارائه می شود.

با توجه به مطالب بیان شده، پیدا کردن روش هایی که بتوان به واسطه آن، از صحت عملکرد کنترل کننده خطی، اطمینان حاصل کرد، حایز اهمیت است. همچنین افزایش صحت عملکرد کنترل کننده های خطی برای سیستم های غیرخطی جزء روش های جذاب تحقیق می باشد.

در این پژوهش قصد داریم براساس کارهای جدید انجام شده در مورد کنترل کننده های LQR روشی ارائه دهیم که در آن پارامترهای آزاد این کنترل کننده به قسمی طراحی می شوند که اثر نامطلوب غیرخطی بودن سیستم بروی فرایند کنترل کاهش یابد.

در فصل اول، هدف از پژوهش و پیشینه تحقیق، همراه با روش کار و تحقیق بیان شده است. در فصل دوم، روش LQR و کاربرد آن در سیستم های غیرخطی معرفی شده است، در فصل سوم، روش LQR با استفاده از معیار PSM برای یک سیستم حقیقی (CSTR) شبیه سازی شده و معیار جدیدی به نام Dr(Relative Distance معرفی می شود، در فصل چهارم نتایج شبیه سازی ارائه شده و در فصل پنجم نتایج و پیشنهادات برای ادامه کار بررسی می شود.

فصل اول: کلیات

موضوع کنترل غیرخطی تحلیل و طراحی سیستم های کنترل غیرخطی را بررسی می کند. به طور مثال، سیستم های کنترل غیرخطی ای که حداقل یک مولفه غیرخطی دارند. در تحلیل فرض می شود که سیستم حلقه بسته غیرخطی طراحی شده است، و مایلیم مشخصات رفتاری این سیستم را تعیین کنیم. در طراحی فرض بر این است که یک سیستم غیرخطی را بایستی کنترل کنیم که برخی از مشخصات رفتار سیستم حلقه بسته آن را داده اند و از ما می خواهند که کنترل کننده ایی بسازیم که سیستم حلقه بسته مطلوب را داشته باشد. در عمل، البته موضوع های طراحی و تحلیل بهم وابسته اند، زیرا در طراحی سیستم کنترل غیرخطی معمولا ضروری است که از فرایند تکراری تحلیل و طراحی استفاده کنیم.

2-1 چرا کنترل غیرخطی؟

کنترل غیرخطی موضوعی جا افتاده با روش های متنوع و توانا و تاریخی طولانی در کاربردهای موفق صنعتی است. بنابراین، طبیعی است تعجب کنیم چرا این همه محقق و طراح در زمینه های مختلف چون کنترل هواپیما و فضاپیما، روباتیک، کنترل فرایند و مهندسی زیست پزشکی به تازگی علاقه جدی نسبت به توسعه و کاربرد روش های کنترل غیرخطی نشان داده اند. دلایل متعددی را برای چنین علاقمندی می توان ارائه داد.

1-2-1- اصلاح سیستم های کنترل موجود

روش های کنترل خطی بر پایه فرض اصلی عملکرد در محدوده کوچک برای مدل خطی بنا نهاده شده است. هنگامی که محدوده عملکرد مورد نیاز وسیع است، کنترل کننده خطی محتملا عملکرد ضعیفی و یا ناپایدار دارد، زیرا اثرات غیرخطی قادر است به طور مستقیم اثرات غیرخطی در دامنه وسیع را پاسخگو باشد. این نکته به سادگی در مسائل کنترل حرکت ربات نمایش داده می شود. زمانی که کنترل کننده خطی برای حرکت ربات به کار گرفته می شود، نیروهای غیرخطی وابسته به حرکت بازوهای ربات را نادیده می گیرد. بنابراین دقت کنترل کننده به شدت با افزایش سرعت حرکت کم می شود، زیرا بسیاری از نیروهای دینامیکی نظیر نیروهای کوریولیس و مرکزگرا، با مجذور سرعت تغییر می یابند. در نتیجه برای حصول دقت لازم از قبل تعیین شده در عملکردهای ربات نظیر برداشتن و گذاردن، جوشکاری قوسی و برش لیزری، لازم است سرعت ربات و در نتیجه میزان تولید را پایین نگه داریم.

2-2-1- تحلیل غیرخطی های سخت

فرض دیگر کنترل خطی آن است که مدل سیستم واقعا قابل خطی سازی باشد. در حالی که در سیستم های کنترل عوامل غیرخطی بسیاری وجود دارد که طبیعت ناپیوسته آنها اجازه تقریب خطی را به ما نمی دهد. این موارد به اصطلاح “عوامل غیرخطی سخت” مشتمل بر اصطکاک کولومبی، اشباع، ناحیه مرده، لقی و پسماند، غالبا در مهندسی کنترل یافت می شوند. اثرات این ها را نمی توان با روش های خطی به دست آورد و باید تکنیک های تحلیل غیرخطی به کار برده شود تا بر آن مبنا بتوان عملکرد سیستم را در حضور این عوامل غیرخطی ذاتی پیش بینی نمود. از قبیل ناپایداری و یا چرخه های حدی کاذب که آثار این ها هم پیش بینی و هم به طور مناسب جبران می شوند.

خرید فایل

بررسی حساسیت رفتار غیرخطی سدهای بتنی دو قوسی به تزریق ناقص درزهای انقباض در ترازهای فوقانی

• مقاله با عنوان: بررسی حساسیت رفتار غیرخطی سدهای بتنی دو قوسی به تزریق ناقص درزهای انقباض در ترازهای فوقانی   • نویسندگان: محمد مناف پور ، علیرضا مناف پور ، علی مرادی   • محل انتشار: نهمین کنگره ملی مهندسی عمران - دانشگاه فردوسی مشهد - 21 تا 22 اردیبهشت 95   • فرمت فایل: PDF و شامل 9 صفحه می باشد.       چکیــــده: بدنه سدهای بتنی قوسی، از بلوک های متعددی که توسط درزهای انقباضی از هم جدا گشته اند، تشکیل یافته است. در ساخت سدهای بتنی قوسی این درزها که از نظر ترتیبات اجرایی و مدیریت رفتار کوتاه مدت بتن و تامین یکپارچگی بدنه سد وجودشان کاملاً ضروری می باشد، لازم است در مراحل مشخص از اجرای بدنه برای دستیابی به رفتار قوسی سد با دقت کافی تحت تزریق قرار بگیرند این موضوع در انتقال منطقی و مطلوب نیروهای وارده نقش تعیین کننده ای دارد ولی امکا ...

کتاب تحلیل المان محدود غیرخطی جامدات و سازه‌ها (Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures)

              دانشمند مشهور Rene de Borst و تیم او در کتاب “تحلیل المان محدود غیرخطی جامدات و سازه‌ها” بر اساس دو کتاب اصلی نوشته شده توسط Mike Crisfield و یادداشت‌های سخنرانی او، یک نسخه فشرده و کاملا به‌روزشده را ارائه می‌دهد که مورد درخواست دانشجویان و مهندسان بر اساس ویرایش نخست محبوب Cridfield می‌باشد. همراه با اطلاعات به‌روز و جدید متعدد، نویسندگان جدید محتوای اصلی را حفظ کرده‌اند، درحالی که بر روی تحولات جدید ایده‌ها، تمرکزی بهبود یافته به ارمغان آورده‌اند… کتاب تحلیل المان محدود غیرخطی جامدات و سازه‌ها (Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures)، مشتمل بر 5 بخش، 15 فصل، 543 صفحه، با فرمت PDF، به زبان انگلیسی، همراه با روابط مهم و پایه ریاضی المان محدود به تر ...

کتاب ردیابی سیستم های غیرخطی GRUYITCH

کتاب ردیابی سیستم های غیرخطی GRUYITCH نویسنده: GRUYITCH سال انتشار: 2016 فایل PDF با بهترین کیفیت و با قابلیت جستجو و کپی برداری از متن است. ...

پاورپوینت های درس کنترل غیرخطی دانشگاه صنعتی شریف

این پاورپونت های توسط دکتر الستی استاد با سابقه دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف تهیه شده است و با توضیحات جامع و کامل به دانشجویان کمک بسیار زیادی برای فهم مفاهیم کنترل غیرخطی میکند. ...

کاربرد برنامه نویسی ژنتیک در تبیین روابط ساختاری جریان غیرخطی در محیط متخلخل

• مقاله با عنوان: کاربرد برنامه نویسی ژنتیک در تبیین روابط ساختاری جریان غیرخطی در محیط متخلخل   • نویسندگان: جواد روحانی ، سید محمود حسینی ، محمدرضا اکبرزاده توتونچی   • محل انتشار: نهمین کنگره ملی مهندسی عمران - دانشگاه فردوسی مشهد - 21 تا 22 اردیبهشت 95   • فرمت فایل: PDF و شامل 9 صفحه می باشد.       چکیــــده: در ساخت سازه های آبی استفاده از مصالح درشت دانه به دلیل خصوصیات هیدرولیکی ویژه آنها و هماهنگی با محیط زیست روز به روز در حال افزایش است. در این محیط ها بر خلاف محیط های متخلخل ریزدانه که قانون دارسی در آن معتبر است، به دلیل بزرگی اندازه منافذ و بروز سرعت های بالا در جریان، نمی توان از قانون دارسی جهت برآورد پارامترهای مختلف جریان استفاده نمود. به همین منظور از روابط غیر دارسی که بیان کننده ارتباط غیر خطی بین سرعت و گرادیان ...

پایان نامه کارشناسی ارشد عمران تحلیل استاتیکی غیرخطی سدهای وزنی بتنی به روش حجم محدود

این محصول در قالب  پی دی اف و 234 صفحه می باشد.   این پایان نامه جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران-سازه های هیدرولیکی طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز پایان نامه ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این پایان نامه را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده ازمنابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده ا ست.   فهرست چکیده--------------------------------------------------------------- 1 مقدمه --------------------------------------------------------------- 2 فصل اول: کلیات 1 - مقدمه----------------------------------------- ...

پایان نامه کارشناسی ارشد عمران بررسی و تجزیه و تحلیل نرم افزارهای غیرخطی طراحی سد وزنی بتنی با توجه به اندر کنش سد و مخزن

این محصول در قالب  پی دی اف و 240 صفحه می باشد.   پایان نامه کارشناسی ارشد عمران بررسی و تجزیه و تحلیل نرم افزارهای غیرخطی طراحی سد وزنی بتنی با توجه به اندر کنش سد و مخزن این پایان نامه جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران-سازه های هیدرولیکی طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز پایان نامه ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این پایان نامه را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده ازمنابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده ا ست. ...

سمینار کارشناسی ارشد برق بررسی تئوری فیلترهای تطبیقی غیرخطی

این محصول در قالب  پی دی اف و 60 صفحه می باشد.   این سمینار جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق-کنترل طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز سمینار ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این سمینار را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده ازمنابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده ا ست.   چکیده: مطالبی که می خوانید، سمیناری با عنوان بررسی تئوری فیلترهای تطبیقی غیر خطی است. ابتدا در فصل دوم به بررسی فیلترهای تطبیقی خطی می پردازیم که شامل ساختارها مانند ساختار FIR و IIR و کاربردها مانند کاربرد فیلتر تطبیقی در شناسایی سیستم، حذ ...