فهرست مطالب

مجله کنترل
سال هشتم شماره 1 (بهار 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/03/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدرضا حائری یزدی، آقای علی صفایی، وحید اصفهانیان، مسعود مسیح تهرانی صفحات 1-10
    در این مقاله، طراحی یک استراتژی کنترل بهینه برای سیستم قوای محرکه ی اتوبوس هیبرید هیدرولیک موازی ارائه شده است. این سیستم شامل یک موتور احتراق داخلی به عنوان مولفه ی اول تولید قدرت و یک پمپ-موتور هیدرولیکی به عنوان مولفه ی دوم می باشد.. طراحی یک استراتژی کنترل مناسب برای سیستم های قوای محرکه هیبرید، بسیار تابع روند تغییرات سرعت در سیکل رانندگی است. این تابعیت تاحدی است که روند تغییرات سرعت سیکل رانندگی در زمان های آتی سیکل نیز روی تصمیم کنترلی در هر گام تاثیر دارد. در اینجا برای طراحی استراتژی کنترل بهینه متناظر با سیکل رانندگی از یک الگوریتم برنامه ریزی دینامیکی استفاده شده است. ایراد استفاده از روش برنامه ریزی دینامیکی نیازمندی آن به اطلاعات آینده سیکل رانندگی جهت پیاده سازی است. با طراحی یک استراتژی کنترل هوشمند که دارای واحدی جهت شناسایی و پیش بینی سیکل رانندگی است، این مشکل قابل رفع می باشد. یک شیوه مناسب جهت طراحی استراتژی کنترل هوشمند، استفاده از مدل آنلاین استراتژی های کنترلی بهینه متناظر با چندین سیکل رانندگی استاندارد در بازه های زمانی مختلف از یک سیکل رانندگی خاص است. در این مقاله، یک مجموعه مدل شامل تعدادی شبکه ی عصبی با هدف مدل سازی آنلاین استراتژی های کنترلی بهینه بکار رفته است. به منظور بررسی عملکرد طراحی ارائه شده، نتایج شبیه سازی مدل اتوبوس هیبرید هیدرولیک با دو استراتژی کنترل قانون مند و بهینه برای چهار سیکل رانندگی استاندارد مقایسه شده است. مشاهده می شود که استفاده از استراتژی کنترل بهینه به مقدار چشمگیری مصرف سوخت اتوبوس را کاهش داده است.
    کلیدواژگان: اتوبوس هیبرید هیدرولیک، استراتژی کنترل بهینه آنلاین، شبکه عصبی، برنامه ریزی دینامیکی
  • مهندس فرزانه قربانی، ولی درهمی، حسین نظام آبادی پور صفحات 11-20
    در این مقاله یک روش جدید یادگیری تقویتی پیوسته برای مسائل کنترل ارائه می شود. روش ارائه شده از ترکیب روش «تکرار سیاست کمترین مربعات» با یک سیستم فازی سوگنوی مرتبه صفر حاصل شده و «تکرار سیاست کمترین مربعات فازی» نامیده شده است. در اینجا برای هر قاعده فازی تعدادی عمل نامزد در نظر گرفته می شود. هدف، یافتن مناسب ترین عمل نامزد (تالی) برای هر قاعده می باشد. با استفاده از بردار شدت آتش قواعد فازی و عمل های نامزد مربوط به قواعد، توابع پایه حالت –عمل به گونه ای تعریف شده اند که شرایط قضایای روش تکرار سیاست کمترین مربعات را برآورده می نمایند. با استفاده از توابع پایه حالت- عمل تعریف شده و بهره گیری از الگوریتم تکرار سیاست کمترین مربعات، یک روش جدید برای تازه سازی پارامترهای وزن تالی قواعد ارائه می شود. تحلیل ریاضی که برای این الگوریتم آورده می شود، کران خطایی برای اختلاف تابع مقدار ارزش حالت-عمل واقعی و تخمین تابع ارزش حالت-عمل حاصل از الگوریتم ارائه شده، تعریف می کند. نتایج شبیه سازی در مساله معروف قایق، حاکی از سرعت آموزش بالاتر و نیز کیفیت عملکرد بهتر روش پیشنهادی نسبت به دو روش یادگیری کیوی فازی و یادگیری سارسای فازی است. از مزایای دیگر روش ارائه شده، عدم نیاز به تعیین نرخ آموزش است.
    کلیدواژگان: یادگیری تقویتی، تکرار سیاست کمترین مربعات، تقریب تابع ارزش حالت، عمل، سیستم فازی
  • هادی کشوری خور، علی کریم پور، ناصر پریز صفحات 21-30
    این مقاله یک روش جدید برای حل مسئله شناسائی سیستم های سوئیچ شونده خطی پیشنهاد می دهد. روش ارائه شده شامل دو مرحله نگاشت و خوشه بندی می باشد. در مرحله نخست، با حل دستگاه های معادلات خطی متعددی که هرکدام شامل تعداد معادلات و مجهولات یکسانی می باشند، یک نگاشت از فضای داده های ورودی-خروجی سیستم به فضای پارامترها صورت می گیرد. در مرحله بعدی با خوشه بندی و تفکیک پارامترهای به دست آمده در مرحله قبل در چندین دسته، پارامترهای زیرسیستم ها به دست می آیند. ازآنجاکه خوشه بندی در فضای پارامترها انجام می گیرد، این روش برخورد یکسانی در شناسائی پارامترهای سیستم های سوئیچ شونده خطی و سیستم های تکه ای خطی دارد و شناسائی پارامترهای زیرسیستم ها مستقل از شناسائی سیگنال سوئیچینگ انجام می شود. مثال های عددی کارایی روش پیشنهادی را برای شناسائی سیستم های سوئیچ شونده خطی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شناسایی سیستمها، سیستم های سوئیچ شونده خطی، سیستم های تکه ای خطی، دستگاه معادلات خطی
  • احمد افشار، عاطفه ترمه چی، عارفه گلشن، آزاده آقاییان، حمیدرضا شهریاری صفحات 31-45
    امروزه کلیه زیر ساخت های حیاتی، واحدهای صنعتی و تجهیزات مدرن شهری و کشوری از سیستم های کنترل و اتوماسیون مبتنی بر شبکه، برای پایش و کنترل فرآیندهای خود استفاده می نمایند. این سیستم ها امکان مدیریت، هماهنگی و بهره برداری ایمن، موثر و کارآمد از این واحدها را امکان پذیر می سازند. به بیان دیگر سیستم های کنترل و اتوماسیون نقش مغز و سیستم عصبی پیکره زیر ساخت های حیاتی و سیستم های صنعتی را ایفا می کنند. استفاده از فناوری ارتباطات و رایانه که به منظور افزایش کیفیت، کارایی و ضریب اطمینان در سیستم های کنترل واتوماسیون به کار می روند، تهدیدات ناخواسته ای را متوجه این سیستم ها کرده اند، از جمله مهمترین این تهدیدات حمله های سایبری می باشد. بررسی تهدیدها و آسیب پذیری های سایبری سیستم های کنترل و مقابله با آن ها بعد از حمله استاکس نت، به عنوان یک چالش جدی وارد حوزه مطالعاتی و کاربردی گرایش کنترل در دانشگاه ها شده است. در واقع شدت تهدیدات سایبری برای سیستم های کنترل، بعد از این حمله به وضوح آشکار گردید. طی چند سال گذشته کارهای پژوهشی زیادی در زمینه امنیت سایبری سیستم های کنترل صنعتی و زیرساخت های حیاتی توسط متخصصین رشته کنترل و سایر رشته های مرتبط ارائه شده است. هدف از این مقاله مروری بر منابع علمی و دانشگاهی ارائه شده در این زمینه از دید مهندسی کنترل و آشنایی متخصصین این حوزه با ضرورت و فرصت های پژوهشی مربوطه می باشد.
    کلیدواژگان: حمله سایبری، امنیت سایبری، سیستم های کنترل صنعتی، زیرساخت های حیاتی
  • مسعود مروج خراسانی، استاد محمد حائری صفحات 47-54
    این مقاله شناسایی دسته ای از سیستم های استاتیکی با نویز بر روی ورودی و خروجی را بررسی می کند. این دسته شامل مدل های استاتیک (y=∑_(i=1)^n(a_i u_i می باشد که در آن u_i ها ورودی های نویزی هستند. فرض این است که می دانیم بر روی کدام ورودی ها نویز نشسته است. به این منظور از روش PEM که از کارآمدترین روش های شناسایی کلاسیک است، استفاده می شود. سپس با تلفیق آن با روش IV که عرفا برای شناسایی این دسته از سیستم ها به کار می رود به روش جدیدی می رسیم. این روش ترکیبی را PEM جبران شده می خوانیم. چون روش پیشنهادی ترکیبی از دو روشی است که به سادگی قابلیت بازگشتی دارند، می توان آن را به صورت بازگشتی نیز به کار برد. اثبات می شود که تخمین با این روش بدون بایاس خواهد بود. طی بررسی نتایج شبیه سازی، درستی قضایا و نتایج مطرح شده نشان داده می شوند و مقایسه ای از نظر میانگین و واریانس تخمین میان روش های رقیب و روش پیشنهادی به عمل می آید. در نهایت یک مثال کاربردی از روش پیشنهادی مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: تخمین پارامتر، مدل های خطا در متغیر (EIV)، مدل های استاتیک چند ورودی، روش پیش بینی خطا (PEM)، روش متغیر ابزاری (IV)
  • امیرحسین نایبی آستانه، ناصر پریز، محمدباقر نقیبی سیستانی صفحات 55-71
    کنترل بهینه رویت گری که تنها با زاویه سمت در حال مکان یابی هدفی ساکن است، مدنظر است. بدین منظور سیگنال کنترل به گونه ای تولید می شود تا خطای تخمین مکان هدف کاهش یابد. معیار بهینگی، اثر ماتریس کوواریانس خطای تخمین در لحظه نهایی انتخاب شده است. این مسئله با ارائه قانون کنترلی که جهت حرکت رویت گر را به زاویه سمت هدف مرتبط می سازد، حل شده است. ویژگی روش ارائه شده علاوه بر تولید بلادرنگ مسیرهایی که بسیار نزدیک به مسیر بهینه می باشند، در نظر گرفتن محدودیت میدان دید رویت گر است. کارایی روش ارائه شده توسط شبیه سازی در شرایط مختلف و در مقایسه با روشی مشابه نشان داده شده است. همچنین این روش به صورت عملی در کنترل یک ربات متحرک به کار رفته است.
    کلیدواژگان: مسیر بهینه رویت گر، تولید بلادرنگ مسیر، مکان یابی هدف تنها با زاویه سمت، فیلتر کالمن توسعه یافته، میدان دید محدود
|
  • Dr. Mohammad Reza Hairi-Yazdi, Mr. Ali Safaei, Dr. Vahid Esfahanian, Dr. Masood Masih-Tehrani Pages 1-10
    In this paper، design of an optimal control strategy for the powertrain of a parallel hydraulic hybrid bus is proposed. The powertrain includes an internal combustion engine as the first power generation source and a hydraulic pump/motor as the second one. Design procedure of a proper control strategy for the hybrid powertrains is extremely dependent on the speed trend of the driving cycle. This functionality is such that the control decision is affected by the future trend of the driving cycle speed، too. Here، a dynamic programming algorithm is used for generating the optimal control strategy in a special driving cycle. The disadvantage of the designed control strategy is that it is fully dependent to the future information of the driving cycle. This problem would be eliminated by using an intelligent control strategy. The control strategies including an identification unit for the driving cycle are named as the intelligent. An appropriate method to design the intelligent control strategy is using the online models of the optimal control strategies for some standard driving cycles in different time periods of a special driving cycle. In this paper، a set of models contains several neural networks is applied to generate the online models of the pre-developed optimal control strategies. The generated models are used as the online optimal control strategies on the hydraulic hybrid bus. Finally، the results of the bus simulation using the online optimal control strategy and a rule-based one are compared for assessment of the proposed design. It can be seen that the fuel consumption of the bus is reduced by using the online optimal control strategy.
    Keywords: Hydraulic Hybrid Bus, Online Optimal Control Strategy, Neural Network, Dynamic Programming
  • Eng Farzaneh Ghorbani, Dr Vali Derhami, Dr Hossein Nezamabadi Pour Pages 11-20
    In this paper، we present a novel continuous reinforcement learning approach. The proposed approach، called «Fuzzy Least Squares Policy Iteration (FLSPI)»، is obtained from combination of «Least Squares Policy Iteration (LSPI)» and a zero order Takagi Sugeno fuzzy system. We define state-action basis function based on fuzzy system so that LSPI conditions are satisfied. It is proven that there is an error bound for difference of the exact state-action value function and approximated state-action value function obtained by FLSPI. Simulation results show that learning speed and operation quality for FLSPI are higher than two previous critic-only fuzzy reinforcement learning approaches i. e. fuzzy Q-learning and fuzzy Sarsa learning. Another advantage of this approach is needlessness to learning rate determination.
    Keywords: Reinforcement learning, least square policy iteration, state, action function approximation, fuzzy system
  • Hadi Keshvari-Khor, Dr. Ali Karimpour, Dr. Naser Pariz Pages 21-30
    This paper proposes a new method for the identification of switched linear systems. The proposed method includes two main steps of mapping and clustering. At the first step، a mapping is developed from the space of input-output data into the parameter space. A lot of linear equation sets، composed of equal number of equations and unknowns، are solved in this part. At the next step، submodel parameters are derived by clustering the parameters obtained in previous step، into several groups. Since the clustering step is carried out in the parameter space، the proposed method makes no distinction between the identification of switched linear systems and piecewise linear systems and the identification of submodel parameters is done independently of the estimation of switching signal. Numerical examples show the effectiveness of the proposed method in the identification of switched linear systems.
    Keywords: System identification, Switched linear systems, Piecewise affine systems, System of linear equations
  • Ahmad Afshar, Atefeh Termehchi, Arefeh Golshan, Azade Aghaeeyan, Hamidreza Shahriari Pages 31-45
    Today all critical infrastructure and industrial systems apply network-based automation and control systems to monitor and control their processes. Safe، effective and efficient management، coordination and operation of these units are possible through these control systems. In other words، automation and control systems are considered as the brain and nervous systems of critical infrastructure and industrial systems. Using computer and information technology to enhance the quality، performance and reliability of control systems، caused them facing unexpected threats; Cyber attacks are the most important ones. Following the Stuxnet attack، Industrial Cyber Security (ICS) has become a serious challenge for control engineering studies. Over the last few years، many researches have been conducted in the field of ICS. In this paper، we survey the literature of this area from the perspective of control engineering to present an overview of this issue and informing experts of this field with the related importance and research opportunities.
    Keywords: Cyber attack, Cyber Security, Industrial Control System, Critical Infrastructure System
  • Masoud Moravej Khorasani, Mohammad Haeri Pages 47-54
    This paper deals with identification of a group of multi-input static systems with noisy inputs and output. This group includes static models y=∑_ (i=1) ^n▒〖a_i u_i 〗 where u_is are contaminated by noise. It is assumed that we know which inputs are the contaminated ones. To reach the goal، the PEM which is an efficient classical system identification method is implemented. Then، by combining it with the IV method which is commonly used for identification of the intended group of systems، a new method is proposed. We call the new method as compensated PEM. Since both PEM and IV methods are recursively implementable، the proposed method could be implemented recursively as well. It is proved that the new method results in an unbiased estimation. Simulation results are provided to verify the given theorems and compare the proposed method with its competitors in mean and variance of the estimation. Finally a practical application of the method is investigated.
    Keywords: Parameter estimation, Error, In, Variables models (EIV), static multi, input models, Prediction Error Method (PEM), Instrumental Variable method (IV)
  • Amirhossein Nayebi Astaneh, Dr. Naser Pariz, Dr. Mohammadbagher Naghibi Sistani Pages 55-71
    Optimal control of an observer trying to localize a stationary target is presented. The objective is to generate the control signal in order to reduce the position estimate error. The trace of estimation error covariance matrix at final time is selected as the optimality criterion. This problem is solved by presenting a control policy which relates the observer course to the target bearing. In addition to generating paths in real-time which are very close to the optimal path، the advantage of the proposed method is its ability to consider the observer’s field of view. In comparison to a similar method، the performance of the proposed method is shown using various simulations. This method is also applied to the control of a mobile robot.
    Keywords: Optimal Observer Trajectory, Bearings, only Target Localization, Extended Kalman Filter, Limited Field of View