فهرست مطالب

کنترل - سال پنجم شماره 4 (زمستان 1390)

مجله کنترل
سال پنجم شماره 4 (زمستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1391/06/06
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی فیاضی، حسین احمدی نوبری، حسن فاتحی مرج صفحه 1
    همزمان سازی سیستم های مرتبه کسری آشوبی جنسیو تسی و کولت با استفاده از کنترل کننده تطبیقی مرتبه کسری در این مقاله یک کنترل کننده تطبیقی مرتبه کسری بر مبنای مد لغزشی برای همزمان سازی سیستم های آشوبی مرتبه کسری با پارامترهای متناسب، با دینامیک کسری پیشنهاد شده است. این کنترل کننده تطبیقی یک PID مرتبه کسری است که ضرایب آن با یک مکانیزم تطبیق مناسب تنظیم خواهند شد. با انتخاب یک سطح لغزش مناسب، ضرایب کنترل کننده با استفاده از روش گرادیان به روز می شوند. به منظور بررسی صحت عملکرد کنترل کننده، کنترل کننده پیشنهادی بر روی سیستم های مرتبه کسری آشوبی جنسیو تسی و کولت اعمال شده است و عملکرد آن به لحاظ خطای همزمان سازی و سیگنال کنترلی با کنترل کننده های تطبیقی مرتبه صحیح و کنترل کننده مد لغزشی مقایسه گردیده است. نتایج شبیه سازی کارایی کنترل کننده پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل کننده تطبیقی مرتبه کسری، کنترل مد لغزشی، سیستم مرتبه کسری آشوبی جنسیو، تسی و کولت، سیستم پایه و پیرو، همزمان سازی
  • رضا دادخواه تهرانی، محمدحسین فردوسی صفحه 12
    در این مقاله الگوریتم کنترلی جدیدی ارایه می گردد که در آن کنترل تطبیقی پیش بین تابعی از سری های تابعی لاگر برای شناسایی و مدل-سازی سیستم استفاده می کند و از این الگوریتم برای کنترل سیستم دمای بخار سوپرهیت یک نیروگاه حرارتی استفاده شده است. ترکیب کنترل تطبیقی پیش بین تابعی با شناسایی توسط سری های لاگر، منجر به برتری هایی نظیر کاهش حجم محاسبات روی خط، دقت بالا و عدم نیاز به مدل دقیقی از فرآیند برای طراحی کنترل کننده می شود. کنترل کننده تطبیقی پیشنهاد شده در این مقاله این توانایی را دارد که خود را با تغییرات بزرگ فرآیند تطبیق دهد، سیستم های نامینیمم فاز را کنترل کند و در مواجهه با سیستم های با زمان تاخیر بزرگ عملکرد مناسبی داشته باشد. الگوریتم کنترلی پیشنهادی بر روی سیستم کنترل دمای بخار سوپرهیت یک نیروگاه حرارتی که با تغییر بار واحد نیروگاهی دارای تغییرات بزرگی در مدل است، شبیه سازی شده است. برای ارزیابی روش کنترل، نتایج شبیه سازی با نتایج کنترل کننده PID که دو تنظیم متفاوت برای کنترل بهتر دما در تغییرات بار واحد دارد، مقایسه شده ونشان دهنده عملکرد بهتر کنترل کننده پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: کنترل پیش بین تابعی، شناسایی غیرساختاری سیستم، توابع لاگر، سری های تابعی متعامد یکه، سیستم سوپرهیتربخار
  • ابوالقاسم دایی چیان، فرید شیخ الاسلام صفحه 20
    امروزه در آستانه ی انقلابی در تکنولوژی قرار داریم. این انقلاب ورود تئوری کوانتوم به دنیای تکنولوژی است. یک کار حیاتی برای گسترش تکنولوژی کوانتومی، گسترش پایه های تئوریک کنترل سیستم های کوانتومی است. بنابراین نیاز به ورود مهندسین کنترل در این زمینه احساس می شود. در این مقاله مرور و مقایسه ای بر دینامیک و مدل های مورد استفاده برای کنترل سیستم های کوانتومی مانند BLM برای کنترل حلقه باز و MME، SME و LQSDE برای کنترل حلقه بسته، انجام شده است. بعلاوه کاربردهای هر مدل مطرح گردیده است. مروری بر شبکه های کوانتومی نیز صورت گرفته است که می تواند پلی برای ارتباط مهندسین کنترل با تئوری کوانتوم باشد. در شبکه های کوانتومی مدلی بصورت بلوک دیاگرام برای سیستم ها و اتصالات کوانتومی ارائه شده است. در ادامه، مفاهیم اساسی پایداری به کمک نسخه ی تصادفی از قضیه بهره کوچک و همچنین کنترل پذیری سیستم های کوانتومی که بیان گر امکان پذیری تبدیلات اتمی و مولکولی مخصوصا در کنترل حلقه باز می باشد، بررسی گردیده است. در پایان جمع بندی و بحث در مورد مطالب مطرح شده انجام شده است.
    کلیدواژگان: کنترل سیستم کوانتومی، مدل سیستم کوانتومی، معادله اصلی اتفاقی، شبکه های کوانتومی، پایداری، کنترل پ
  • مهدی میرزایی، حسین میرزایی نژاد، سیاوش وحیدی، داود حیدریان، محمد جواد خسروجردی صفحه 32
    سیستم ترمز ضدقفل(ABS) به عنوان یکی از مهم ترین سیستم های ایمنی خودرو در طول ترمزگیری های شدید می باشد. در این سیستم با کنترل لغزش طولی تایر در مقدار بهینه، حداکثر نیروی ترمزی در چرخ ها ایجاد شده و در نتیجه فاصله توقف خودرو به حداقل می رسد. وجود اثرات غیرخطی موجود در دینامیک خودرو که عمدتا مربوط به اشباع نیروهای تایر می باشد و همچنین وجود نامعینی های مدل و قابل اندازه گیری نبودن حالت های سیستم یعنی سرعت طولی خودرو و لغزش طولی تایر، از مهمترین مشکلات در طراحی این سیستم کنترلی می باشد. در این مقاله یک کنترل کننده ی غیرخطی مبتنی بر بهینه سازی برای سیستم ABS به صورت تحلیلی طراحی شده و در ترکیب با یک تخمین گر غیرخطی مبتنی بر فیلترآنسنتد (UKF) استفاده شده است. الگوریتم تخمین UKF بر خلاف فیلتر کالمن توسعه-یافته (EKF) به صورت مستقیم از معادلات غیرخطی استفاده کرده و نیاز به خطی سازی و مشتق گیری ندارد. در ادامه اثر خطای ناشی از تخمین در عملکرد کنترل کننده طراحی شده به صورت تحلیلی بررسی می گردد. نتایج تحلیل و شبیه سازی ها نشان دهنده ی عملکرد مناسب و مقاوم سیستم کنترلی پیشنهادی در ردیابی لغزش طولی بهینه در حضور تخمین پارامترها می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم ترمز ضدقفل، کنترل کننده غیرخطی، تخمین گر غیرخطی، بهینه سازی، لغزش طولی تایر
  • وهاب امینی آذر، فرید نجفی، محمدعلی نکویی صفحه 42
    روند قدرت بخشیدن به ماهیچه ها جهت رساندن آنها به مقادیر نرمال و معمول (توانبخشی)، یک کار زمان بر بوده و نیاز به هزینه و دقت بالایی دارد. ماشین های تمرین دهنده ی بسیاری برای مقاصد توانبخشی وجود دارند. اکثر این ماشینها به دلایلی، بصورت محدود و ویژه مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله یک الگوریتم و قانونی بهینه برای طراحی یک سیستم هوشمند توانبخشی اندام های پایین انسان با استفاده از یک روبات موازی استوارت (Stewart) شش درجه آزادی (6-DOF) پیشنهاد شده است. کنترل های امپدانس و تطبیقی برای کنترل روبات مورد استفاده قرار می گیرند. تخمین و بهینه سازی پارامترهای کنترلی با استفاده از شبکه های عصبی (NN) و الگوریتم ژنتیک (GA) انجام می شوند. نرم افزار مطلب برای انجام شبیه سازی ها در یک حالت استاندارد فیزیوتراپی مورد استفاده قرار می گیرد. در پایان نشان داده می شود که روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش های مشابه کم هزینه تر است و با وجود دقت بالا نیاز به صرف انرژی و نیروی کمتری دارد.
    کلیدواژگان: توانبخشی روباتیکی، الگوریتم ژنتیک، شبکه های عصبی، کنترل بهینه، کنترل امپدانس
  • حسین چهاردولی، محمد اقتصاد، مهرداد فرید صفحه 52
    آلیاژهای حافظه دار دسته ای از مواد هوشمند هستند که به دلیل پاره ای از خواص ویژه کاربردهای صنعتی زیادی در شاخه های مختلف مهندسی پیدا کرده اند. این مواد کرنش های بزرگ و قابل بازگشت دارند و می توان از آن ها در کابردهایی که کرنش زیادی نیاز دارند استفاده کرد. در این مقاله ابتدا با تصحیح فرضیات Lagoudas مدلی بهبود یافته برای تبدیل فاز این مواد هوشمند ارائه و نتایج با مدل معروف کسینوسی Liang-Rogers مقایسه شده اند. در کاربردهای مهندسی روش های کنترلی مختلفی برای این عملگرها استفاده شده است. در ادامه برای اولین بار به کنترل سوئیچینگ این عملگرها پرداخته ایم. به این منظور کاربرد خاصی از این مواد هوشمند را انتخاب کرده و با انتخاب یک تابع لیاپانوف مشترک برای تمامی زیر سیستم ها به اثبات پایداری سیستم تحت هر سوئیچ دلخواه پرداخته ایم. سپس کنترلر وفقی مقاوم سوئیچینگ را بر آن اعمال نموده ایم. در پایان مسئله تاخیر زمانی را برای این عملگرها در نظر گرفته و نشان داده ایم سیستم سوئیچینگ تاخیر زمانی مورد نظر با وجود تاخیر زمانی پایدار مجانبی فراگیر خواهد بود.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، مدل سینتیک تبدیل فاز، سیستم سوئیچینگ، تابع لیاپانوف مشترک، کنترل وفقی، مقاوم، تاخیر زمانی
  • محمدعلی قدیری مدرس، محسن مجیری، بهرام کریمی صفحه 65
    در این مقاله، یک الگوریتم تطبیقی، جهت تخمین بهنگام فرکانس و ضریب میرایی سیگنال های سینوسی میرا ارائه شده است. الگوریتم ارائه شده مبتنی بر مفهوم شناساننده تطبیقی به عنوان روشی برای تخمین پارامترهای یک سیستم خطی می باشد. الگوریتم پیشنهادی از یک فیلتر خطی مرتبه دو به همراه دو قانون تنظیم تشکیل شده است که به طور غیر مستقیم تخمین فرکانس و ضریب میرایی سیگنال سینوسی میرا را بدست می دهند. پایداری مجانبی محلی الگوریتم پیشنهادی با استفاده از قضیه معدل گیری از نظریه سیستم های دینامیکی اثبات شده است. نتایج شبیه سازی موید تحلیل های تئوری و عملکرد مطلوب الگوریتم ارائه شده می باشد.
    کلیدواژگان: سیگنال سینوسی میرا، فرکانس، ضریب میرایی، شناساننده تطبیقی، قضیه معدل گیری
|
  • Ali Fayazi, Hossein Ahmadi Noubari, Hasan Fatehi Marj Page 1
    This paper presents a fractional-order adaptive controller based on sliding mode control for synchronization of commensurate fractional-order chaotic systems. The adaptive controller is a fractional PID controller, which the coefficients will be tuned according to a proper adaptation mechanism. Fractional PID coefficients are updated using the gradient method when a proper sliding surface is chosen. To illustrate the effectiveness and performance of the controller, the proposed controller is implemented on chaotic fractional-order Genesio Tessi and Coullet systems. Performance of fractional-order PID adaptive controller (PαIλDμ) based on synchronization error, and control signal is compared with the conventional adaptive controller (PID) and sliding mode controller (SMC). The simulation results show the efficiency of the proposed controller.
    Keywords: Fractional, Order Adaptive Controller, Sliding Mode Control, Chaotic Fractional, Order Genesio, Tessi, Coullet systems, Master, Slave System, Synchronization
  • Reza Dadkhah Tehrani, Mohammad Hossein Ferdowsi Page 12
    in this paper, a new adaptive predictive functional controller based on unstructured identification using Laguerre functions is presented and this algorithm is used to control of the superheated steam temperature in a thermal power plant. Combining predictive functional control with Laguerre series for constructing plant model leads to lower computational efforts and higher tracking precision. There is no requirement for accurate model in controller design. The designed controller can be adapted to big process variations and has high performance for controlling nonminimum phase and time delayed systems. The proposed algorithm is applied to superheated steam temperature control in a thermal power plant which has great variations in model with changing load unit. The proposed method is compared to a PID controller witch has two set of adjusted coefficients with load variations. Simulation results show better performance for the applied control method.
    Keywords: predictive functional control, unstructured system identification, Laguerre functions, orthonormal functional series, superheater steam system
  • Abolghasem Daeichian, Farid Sheikholeslam Page 20
    Nowadays, we are in the beginning of a revolution in technology. The revolution is entrance of quantum theory to the world of technology. An essential task for the quantum technology is the development of the general principles of quantum control theory. Thus, it is required that control engineers enter to this topic. In this paper, a survey and comparision on the dynamics and models of quantum systems such as BLM for open loop control and MME, SME and LQSDE for close loop control are done. In addition, their applications are considered. Also, a survey on quantum network is done that link the control engineering to quantum theory. Quantum network theory analyzes the subsystems interconnections and total model. This paper followed by the concept of stability based on the quantum version of small gain theorem. Also, the concept ofquantum systems controllability and investigation of controllability, which determines possibility of atomic or molecular transformation especially in open loop control, are considered. Finally, conclusions and discussion on the mentioned topics have been done.
    Keywords: Quantum control, Quantum Systems Modeling, Stochastic Master Equation, Quantum Network, Stability, Controllability
  • M. Mirzaei, H. Mirzaeinejad, S. Vahidi, D. Heidarian, M. J. Khosrowjerdi Page 32
    Anti lock braking system (ABS) is one of the most important safety devises in vehicles during the severe braking. In this system, by regulating the wheel longitudinal slip at its optimum value, the maximum braking force is generated and therefore the minimum stopping distance for the vehicle is achieved. The hard nonlinearity due to the saturation of tire forces and modeling uncertainties are the main difficulties arising in the design of ABS. Also, the system states including the longitudinal speed and the wheel slip are not directly measurable and have to be estimated. In this paper, a nonlinear optimization based controller is analytically designed for ABS and is combined with a nonlinear estimator based on Unscented Kalman Filter (UKF). This estimation algorithm directly uses nonlinear equations of the system and does not require the linearization and differentiation. Here, the performance of the designed controller in the presence of states estimation and parametric uncertainties is analytically investigated. The simulation results indicate the efficiency of the proposed controller in tracking the optimal longitudinal wheel slip.
    Keywords: Anti lock braking system (ABS), Nonlinear controller, Nonlinear estimator, optimization, tire longitudinal slip
  • Wahab Amini Azar, Farid Najafi, Mohammad Ali Nekooi Page 42
    The process of empowering muscles in order to make them to a normal and common value is an expensive and prolonged work. There are some commercial exercise machines used for this purpose called rehabilitation systems. However, these machines have limited use because of some reasons. In this paper, an algorithm and an improved rule are presented for designing a rehabilitation intelligent system of lower limbs by a 6-DOF Stewart parallel robot. Impedance control and adaptive control are used to control of robot. Estimation and optimization of control parameters will be done by NN and GA, respectively. Thereafter, the results of simulations are presented by defining a physiotherapy standard mode on desired trajectory. MATLAB Simulink is used for simulations. It shows that proposed algorithm in comparation with other similar methods isa low-cost method and needs to less energy and force with high accuracy.
    Keywords: Rehabilitation robotic, Genetic Algorithm, Neural Network, optimized control, impedance control
  • Hossein Chehardoli, Mohammad Eghtesad, Mehrdad Farid Page 52
    Shape Memory Alloys are widely used in the industry. Different researchers introduce successful models for phase transformation. In this work firstly the Lagoudas assumptionsis corrected and an enhanced model for phase transformation of these smart materials is introduced. Secondly we compare results of this model with cosine Liang-Rogers model. Results show a good consistency between this model and cosine Liang-Rogers model. Afterwards for the first time switching control for these operators is investigated. For this reason, special application of smart material is selected and a common Lyapunov function for all subsystems is selected to prove stability of the system under any arbitrary switching. Subsequently robust adaptive switching control is applied on it. Lastly, a time delay problem is supposed and it is shown that even by considering time delay for this switched system, it is globally asymptotically stable.
    Keywords: Shape memory alloy, Switching System, Common Lyapunov Function, Robust Adaptive Control, Time Delay
  • Mohammad Ali Ghadiri, Modarres, Mohsen Mojiri, Bahram Karimi Page 65
    This paper presents an adaptive identifier based algorithm for online estimation of damping factor and frequency of an exponentially damped sinusoidal signal. The algorithm is based on an adaptive identifier which is a theoretical tool for the estimation of the parameters of an unknown linear system. The governing equations of the proposed algorithm are composed of a second order linear filter and two update laws that provide indirect estimation of the frequency and damping factor. Local stability analysis of the proposed method is presented using averaging theory. Simulation results confirm the analytical derivations and also the desirable performance of the proposed algorithm.
    Keywords: Exponentially damped sinusoidal signal, Frequency, Damping factor, Adaptive identifier, Averaging theory