به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

feedback linearization

در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • هادی سازگار، علی کیماسی خلجی*

    در بسیاری از کاربردهای ربات چرخ دار در کنار الزام کنترل دقیق موقعیت، محدودیت های ابعادی و وزن نیز حائز اهمیت می باشند. محدودیت وزن و ابعاد به این معناست که نمی توان از عملگرهای به دلخواه بزرگ استفاده نمود. از طرفی کنترل دقیق و سریع معمولا نیازمند بهره های کنترلی بالا و در نتیجه ورودی های کنترلی بزرگ می باشد. چنانچه ورودی کنترلی از حد اشباع عملگر بیشتر باشد، علاوه بر افزایش خطای تعقیب، ممکن است در مواردی منجر به ناپایداری شود. بنابراین ارائه یک روش کنترلی که بتواند همزمان با تامین دقت کنترلی بالا و تضمین پایداری ربات، به صورت از پیش تعیین شده حد اشباع عملگرها (سرعت و گشتاور) را در نظر بگیرد، بسیار ارزشمند خواهد بود. کنترل پیشنهادی شامل دو بخش سینماتیکی و دینامیکی می باشد. کنترل سینماتیک بر مبنای رویکرد لیاپانوف بوده که قابلیت تنظیم حد اشباع سرعتی عملگرها را دارا می باشد. برای کنترل دینامیکی مولفه های سرعت به عنوان مقادیر مرجع کنترل و گشتاور چرخ های ربات نیز به عنوان ورودی های کنترلی در نظر گرفته شده اند. همچنین حد اشباع گشتاور عملگرها، به صورت از پیش تعیین شده لحاظ شده است. به منظور ارزیابی عملکرد کنترل پیشنهادی تحلیل های متنوعی بر روی ربات چرخ دار انجام و با روش خطی سازی فیدبک مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در کنترل پیشنهادی، ماکزیمم ورودی کنترلی حدود 25% ماکزیمم ورودی خطی سازی فیدبک می باشد. همچنین همگرایی پاسخ نیز سریع تر از روش خطی سازی فیدبک می باشد. بنابراین الگوریتم کنترلی پیشنهادی ضمن تضمین پایداری و تعقیب مسیر با دقت بالا، الزامات حد اشباع عملگرها را نیز به صورت کامل برآورده نموده است.

    کلید واژگان: ربات چرخ دار، اشباع عملگر ها، کنترل سینماتیکی، کنترل دینامیکی، روش لیاپانوف، خطی سازی فیدبک
    Hadi Sazgar, Ali Keymasi-Khalaji*

    In many wheeled robot applications, in addition to accurate position control, dimensional and weight limitations are also important. The limitation of weight and dimensions means that it is not possible to use arbitrarily large actuators. On the other hand, accurate and fast tracking usually requires high control gains and, as a result, large control inputs. If the control input exceeds the saturation limit of the operator, in addition to increasing the tracking error, it may lead to robot instability in some cases. Therefore, it will be precious to provide a control method that can simultaneously provide high control accuracy and guarantee the robot's stability, taking into account the saturation limit of the actuators (speed and torque) in a predetermined manner. This issue has been addressed in the present study. The proposed control includes two parts: a kinematic controller and a dynamic controller. The kinematic control design is based on the Lyapunov approach, which can adjust the speed saturation limit of the actuators. For dynamic control, the robot velocity components are considered as control reference values ​​and the robot wheel torque is considered as control inputs. In the dynamic control design, the torque saturation limit of the actuators is included in a predetermined way. To evaluate the performance of the proposed nonlinear control, various analyses were performed on the wheeled robot. The results showed that the proposed control algorithm while guaranteeing stability and following the path with high accuracy, has also fully met the requirements of the actuators’ saturation limits.

    Keywords: Wheeled Robot, Actuator Limits, Kinematic Control, Dynamic Control, Lyapunov Method, Feedback Linearization
  • Adel Sotoudeh, Mohammadmahdi Rezaei *, Mohammadreza Moradian

    Renewable wind energy is a significant source of green energy supply that has gained considerable attention and development in numerous countries in recent years. These systems are utilized as islanded units in circumstances where it is not feasible to establish a connection to the network. Various structures exist for these systems, but the focus of many studies has been on wind energy conversion systems based on a squirrel cage induction machine with back-to-back converters. When operating in islanded mode, this structure necessitates specific control requirements, with the most crucial being the supplying of the desired voltage and frequency of the load. In this paper, two control structures are proposed and constructed to regulate the load voltage by controlling the load-side converter. Two control loops have been implemented in the first control structure. The inner loop utilizes the state feedback input-output method to control the voltage, while the outer loop employs the sliding mode method to control the power components. The objective is to derive the control law for the reference biaxial voltage of the load-side converter. The second proposed structure incorporates the voltage controller sliding mode control method in the inner loop and then the state feedback input-output method is employed in the outer loop to control the current components of the load-side converter, thus designing the system control input. The simulation results of both structures in MATLAB software have been compared by introducing various disturbances to assess the control systems' resilience to each other and the common proportional-integral linear control structure. In the suggested method, voltage and current variations manifest concurrently in the control structure predicated on power components.

    Keywords: Wind Energy, Induction Generator, Nonlinear Control, Feedback Linearization, Sliding Mode Control
  • Mohammad Ganji-Nahoji, Ali Keymasi-Khalaji *
    This paper discusses the modeling and trajectory tracking control of a Bi-rotor. A novel class of vertical flight robots that can perform vertical takeoff, landing, and passenger transportation. Bi-rotor aircraft utilize a simplified mechanism compared to helicopters while maintaining the ability to perform complex maneuvers. With six degrees of freedom and four actuators, including two tilt actuators for steering and two propellers for thrust generation, they are classified as underactuated systems. The trajectory tracking controller employs a combination of feedback linearization and backstepping control methods, with an inner loop controlling the Euler angles and an outer loop regulating the Bi-rotor position and calculating desired angles for trajectory tracking. Control algorithms in the limited existing literature often rely on simplified mathematical models, which tend to overlook crucial nonlinear coupling terms. However, neglecting these terms can have significant implications for the dynamic behavior of the system. The dynamic modeling of the Bi-rotor aircraft was validated using the ADAMS software and integrated with the Simulink environment in MATLAB software. The obtained results represent the effectiveness of the proposed algorithm for the control of the Bi-rotor.
    Keywords: Bi-Rotor Aircraft, Backstepping Control, Feedback Linearization, Tilt Actuators, ADAMS Software
  • سریه مقتدر اربط سفلی، امیرهوشنگ مزینان*، محمدجواد محمودآبادی
    در سال های اخیر به دلیل کاربرد فراوان سامانه های غیرخطی تحریک ناقص، تلاش های فراوانی برای طراحی کنترل کننده سازگار با این سامانه ها ارائه شده است. در واقع، نقص در تحریک به علت کاهش تعداد عملگرهای سامانه، به منظور سبک سازی مکانیزم و کاهش هزینه تولید صورت می گیرد. چنین کاربردهایی، درجه ی بالایی از دقت و نوآوری را در کنترل و پایداری طلب می کند. این مقاله یک روش کنترل تطبیقی مقاوم مرتبه کسری فازی بهینه برای برای پایدارسازی سامانه تحریک ناقص مرتبه چهارم توپ و میله به عنوان یک نمونه کلاسیک از سامانه های ذاتا ناپایدار پیشنهاد می دهد. ساختار پایه برای این کنترل کننده، تکنیک خطی سازی پسخورد (FBL) است، در حالیکه یک سطح لغزش با استفاده از روش مدلغزشی جداشده به همراه یک روش تطبیقی به منظور محاسبه ضرایب بهره اعمال می شود. علاوه بر این، ضرایب کنترل با استفاده از الگوریتم مرغ مگس خوار با ترکیب دو تابع هدف متضاد بهینه می شوند. در نهایت، اثربخشی روش پیشنهادی برای کنترل سامانه توپ و میله غیرخطی پیاده سازی و بررسی می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده ی کارایی بالای روش ارائه شده در مقایسه با سایر روش های ارائه شده در تحقیقات است.
    کلید واژگان: خطی سازی پسخورد، کنترل بهینه، کنترل مقاوم، کنترل تطبیقی، الگوریتم مرغ مگس خوار مصنوعی چند هدفه
    Sariyeh Moghtader Arbat Sofla, A.H. Mazinan *, M.J Mahmoodabadi
    In recent years, due to the widespread use of nonlinear under-actuated systems, many efforts have been made to design a controller compatible with these systems. In fact, the defect in stimulation is done in order to reduce the number of system acctuators, in order to lighten the mechanism and reduce the cost of production. Such applications require a high degree of precision and innovation in control and sustainability.This paper proposes an optimal adaptive control method for the stabilization of under-actuated fourth-order balls and beam system, which is a classical example of inherently unstable systems. The basic structure for this controller is the feedback linearization (FBL) technique, while a sliding surface is applied using the sliding mod along with an adaptive method to calculate the interest coefficients. In addition, the control coefficients are optimized using the hummingbird algorithm by considering two opposing objective functions. Finally, the effectiveness of the proposed method for controlling the nonlinear ball and beam system is investigated. The results of the simulations show the high efficiency of the proposed method compared to similar works.
    Keywords: Feedback Linearization, Optimal Control, Robust Control, Adaptive Control, Multi-Objective Artificial Hummingbird Algorithm
  • Navid Abjadi *
    Due to the growth of renewable energies and the need for sustainable electrical energy, AC microgrids (MGs) have been the subject of intense research. Medium voltage MGs will soon have a special place in the power industry. This paper uses a new and effective control scheme for islanded inverter-based medium voltage MGs using the master-slave (MS) technique. The controllers only need local measurements. The designed controls are based on adaptive input-output feedback linearization control (AIOFLC). These controls have a high-performance response; and are robust against some uncertainties and disturbances. The use of the designed control scheme makes the output voltage of distributed generation (DG) sources have negligible harmonics. Besides, the generated voltage and active/reactive powers track their references effectively. The model of the inverter-based DGs is considered in a stationary reference frame, and there is no need for any coordinate frame transformation. The control method presented in this paper can be used for MGs with any number of inverter-based DGs and parallel inverters. The effectiveness of the proposed control scheme is evaluated by simulation in SIMULINK/MATLAB environment and compared with that of feedback linearization control (FLC) and conventional sliding mode control (CSMC).
    Keywords: Distributed Generation, Microgrid, master-slave strategy, Adaptive control, feedback linearization
  • Mana Ghanifar, Milad Kamzan, Morteza Tayefi *
    This paper investigates different intelligent methods of tuning feedback-linearization control coefficients. Feedback-linearization technique is an effective method of controlling nonlinear systems. The most critical part of designing this controller is tuning the gains, especially if the plant has complex nonlinear dynamics. In this research, to improve the performance of the overall closed-loop system, the feedback linearization method has been integrated with the conventional proportional-integral-derivative (PID) controller. Also, a quadratic performance index was used to compare the functionality of the controllers tuned by the proposed intelligent methods. These intelligent methods include Genetic Algorithms (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), Fuzzy Logic, and Neural Network tuning algorithms. A quadrotor aircraft is used as the plant under study in order to evaluate the performance of the controllers tunned in this research. Finally, MATLAB simulation tests demonstrate the effectiveness of the presented algorithms. According to the results, it is demonstrated that the class of online algorithms performs better, even with the specified perturbation.
    Keywords: Feedback-linearization, GA algorithm, PSO algorithm, Fuzzy-logic, Neural-network
  • Mohamad Hosein Daniarzadeh *
    In this paper, the nonlinear modeling of ship roll angle movement in the presence of disturbances and its control through an adaptive method is investigated. One of the important issues in the control of vessels is to have a model of non-linear behavior, by using the dynamic equations of the ship's motion, the ship's roll motion equations is obtained in Third order dynamic equations. Another innovation presented in this paper is the design of a controller based on the input-output feedback linearization method and according to the proportional-integrator and derivative controller, which coefficients are adjusted by fuzzy logic to reject and reduce the sinusoidal disturbance effects. Therefore, another innovation of this paper is to minimize the effects of sinusoidal disturbance fluctuations in the roll angle of the ship in addition to achieving a zero degree roll angle. The results of the proposed method have been evaluated in MATLAB software and despite sinusoidal disturbances with a certain range, the proposed method has made the roll angle stable within an acceptable range and its effects on the roll angle of the ship have been eliminated.
    Keywords: ship movement, disturbance removal, Feedback linearization
  • Seyed Shoja Amini, Ali Keymasi Khalaji *
    Researchers have a special fondness for continuum robots (CRs) due to their various applications. CRs have been modeled in different ways. One of these methods is called lumped model. Although the lumped modeling of CRs needs multiple degrees of freedom, researchers have considered only a few degrees of freedom. But considering such structures led to some issues in the accuracy of the controller. Therefore, in this paper, the dynamic modeling of a CR which is based on the lumped model is developed in a general form. Additionally, a control strategy based on sliding mode back-stepping control is proposed after introducing the first and second Lyapunov functions for stability proof. Moreover, a new function in the control law is used to avoid chattering phenomena. The proposed controller can reduce the settling time, which is one of the most important factors in controlling such robots. To demonstrate the efficiency of the proposed method, three different case studies are conducted for a planar 8-DOF continuum manipulator and the simulations are compared with the feedback linearization method (FL). The simulations show the effectiveness of the proposed method for controlling the continuum robot.
    Keywords: Feedback linearization, Lagrange formulation, Model-based control, Multi-DOF continuum robot, redundancy, sliding mode control
  • مهدی نیکوسخن لامع*
    در این مقاله به طراحی قانون هدایت مناسب برای تعقیب مسیر و پرواز آرایشی پرداخته شده است. هر دو هدایت تعقیب مسیر و هدایت پرواز آرایشی بر اساس کنترل خطی سازی پس خور می باشد. در تعقیب مسیر، رهبر با سرعت ثابت فرض شده است. با تغییر متغیر مستقل از زمان به برد طولی، مسیله به یک مسیله تک ورودی-تک خروجی تبدیل و کنترلر غیرخطی طراحی شده است. در طراحی پرواز آرایشی، تعقیب گرها با سرعت طولی قابل کنترل و البته محدود فرض شده است. بنابراین در کنترل پرواز آرایشی یک سیستم دو ورودی-دو خروجی مطرح است. در طراحی کنترلر پرواز آرایشی از یک مشاهده گر مود لغزشی مرتبه 2 برای تخمین شتاب و زاویه مسیر رهبر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کنترلر تعقیب مسیر طراحی شده عملکرد بهتری نسبت به هدایت غیرخطی مبتنی بر هدایت ناوبرسی تناسبی دارد. همچنین، کنترلر طراحی شده برای پرواز آرایشی و همچنین مشاهده گر مود لغزشی عملکرد مناسبی در ایجاد پرواز آرایشی و تخمین حالت های موردنیاز حتی در حضور نویز اندازه گیری دارد.
    کلید واژگان: پهپاد، تعقیب مسیر، پرواز آرایشی، خطی سازی پس خور، مشاهده گر مود لغزشی
    Mahdi Nikusokhan Lame *
    This paper proposes a guidance law design for trajectory tracking of a leader UAV and formation flight of pursuer UAVs. According to nonlinear kinematics for both problems, the feedback linearization theory has ben used. Therefore, using this theory, the nonlinear problem has been transferred to a linear one and using the linear control theory the control parameters has been determined to achieve the desired performance. In the trajectory tracking problem, assuming a constant velocity leader, a change of the independent variable from the time to the downrange has been performed and the problem is transferred to a single-input single-output control problem, consequently, the controller is designed. In the formation flight problem, assuming pursuers with the bounded controllable velocity, we have a two-input two-output nonlinear system. Supposing no communications between pursuers and the leader, a second order sliding mode observer is utilized to estimate the required states in formation flight controller. Results show that the settling time of trajectory tracking error of the proposed nonlinear guidance law is almost 30% better than the nonlinear trajectory tracking controller based on the proportional navigation guidance law. Also, the designed formation flight has a good performance in controlling the formation flight. Also, the sliding mode observer is able to estimate the leader states even in the presence of noise.
    Keywords: UAV, Trajectory Tracking, formation flight, Feedback linearization, Sliding Mode Observer
  • مطهره ترشیزی، علی نصیریان*، حسین الیاسی، ناصر موسویان

    استفاده از شیرهای فشارشکن به منظور کاهش فشار سیستم های توزیع آب به حداقل مقدار موردنیاز، یکی از موثرترین راه ها برای کاهش نشت است. باز و بسته شدن شیرها، روشن و خاموش شدن پمپ و نوسان مصرف آب توسط یک مصرف کننده بزرگ، باعث به وجود آمدن جریان های گذرا می شود. تقابل بین جریان گذرا و یک شیر فشارشکن با تنظیم شیر سوزنی ثابت، ممکن است موجب تشدید امواج فشاری در سیستم توزیع آب شود. استفاده از شیرهای فشارشکن هوشمند می تواند نوسان فشار را محدود کند. در این پژوهش، خطی سازی ورودی- خروجی با بازخورد برای کنترل هوشمند شیر فشارشکن استفاده شد. نتایج این روش با نتایج استفاده از شیر فشارشکن با CNVS و کنترل کننده PID مقایسه شد. برای ارزیابی روش های پیشنهادی، یک شبکه نظری برگرفته شده از مراجع، استفاده شد. مصارف شبکه شامل مشترکین عادی و یک مصرف کننده بزرگ صنعتی بود. جریان چکش آبی ناشی از تغییرات مصرف، عملکرد شیر فشارشکن با CNVS، روش IOFL و کنترل کننده PID در نرم افزار سیمیولینک مدل سازی شد. نوسان هد در محل خروج شیر فشارشکن در CNVS از 18 تا 28 متر، در کنترل کننده PID و روش IOFL، 26 تا 28 متر بود. همچنین نتایج نشان داد که روش IOFL، نوسانات ملایم تر و کمتری نسبت به PID دارد. خطای جذر میانگین مربعات هد در محل خروج شیر با CNVS، کنترل کننده PID و IOFL به ترتیب برابر 6/1، 32/0 و 28/0 بود. بنابراین، روش IOFL، خطای کمتر و عملکرد بهتری نسبت به PID داشت. همچنین این روش با تبدیل معادلات غیرخطی سیستم به معادلات خطی، عملیات محاسباتی ساده تری داشت.

    کلید واژگان: شبکه توزیع آب، شیر فشارشکن، چکش آبی، کنترل کننده PID، خطی سازی بازخورد
    Motahare Torshizi, Ali Nasirian *, Hossein Eliasi, Naser Moosavian

    Using pressure reducing valves to reduce the pressure in water distribution systems to the minimum of required value is one of the most effective ways for leakage reduction. Valve opening/closing, switching a pump on/off and water consumption fluctuation by a large consumer cause transient flows. Interference between transient flow and a PRV with constant needle-valve setting may intensify pressure waves in WDS. Applying smart PRVs can limitpressure fluctuation. In this research, Input-output feedback linearization method has been used for smart PRV control. The results of this method have been compared with PRV with CNVS and proportional-integral-derivative controller. A theoretical network taken from references was used to evaluate the proposed methods. Network demands include normal consumers and an industrial large consumer. Water hammer caused by consumption variations, PRV with CNVS operation, IOFL method and PID controllers were modeled in Simulink. PRV outlet head fluctuation in PRV with CNVS is 18 to 28 m in PID controller and in IOFL method are 26 to 28 m. Also, the results showed that the IOFL method has smoother and less fluctuation than PID. Root-mean-square error for PRV outlet head in CNVS, PID controller and IOFL is 1.6, 0.32 and 0.28, respectively. Therefore, IOFL method has less error and better performance than PID. Also, this method has simpler computational operations by converting nonlinear system equations to linear equations.

    Keywords: Water Distribution Network, Pressure Reducing Valve, water hammer, PID Controller, Feedback linearization
  • سعید فلاح رمضانی، محمد فخرالاسلام
    موضوع

    هیدروژن زیستی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که استفاده از آن به عنوان سوخت، مزایای اقتصادی و محیط‌زیستی زیادی دارد. کنترل غلظت سوبسترا در واکنشگاه، تاثیر چشم‌گیری بر میزان تولید هیدروژن دارد. فرایند تولید هیدروژن زیستی یک فرایند پیچیده و غیرخطی است که کنترل آن مستلزم به کارگیری روش‌های کنترل غیرخطی است. در این مقاله، به کنترل غلظت سوبسترا در یک واکنشگاه بی‌هوازی تولید هیدروژن با استفاده از روش خطی‌سازی پسخور پرداخته شده است.

    روش تحقیق

    مدل مورد استفاده برای شبیه‌سازی، یک مدل شناخته شده متشکل از سه متغیر حالت است. کنترل‌کننده پیشنهادی، یک کنترل‌کننده خطی‌سازی‌شده کلی (GLC) است که بر اساس روش خطی‌سازی پسخور (Feedback linearization) طراحی می‌شود. در این روش، سیستم غیرخطی از طریق انتقال دستگاه مختصات، به طور دقیق خطی‌سازی می‌شود. بنابراین، می‌توان سیستم خطی‌سازی شده را با استفاده از یک کنترل‌کننده خطی کنترل کرد. به منظور خطی‌سازی سیستم، با استفاده از مدل ارایه‌شده برای این فرایند و با به کارگیری مفاهیم هندسه دیفرانسیلی یک جبران‌کننده غیرخطی طراحی شده است. در صورت به کارگیری جبران‌کننده غیرخطی، می‌توان از کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی (PI) به عنوان کنترل‌کننده خطی استفاده کرد. عملکرد کنترل‌کننده GLC+PI در کنترل فرایند مذکور، در مقایسه با یک کنترل‌کننده غیرخطی (NC) و یک کنترل‌کننده PI، مورد سنجش قرار گرفته است. عملکرد کنترل‌کننده‌های مذکور با شبیه‎سازی عددی و بر اساس شاخص انتگرال زمان در مربع خطا (ITSE) مطالعه شده است.

    نتایج اصلی

    نتایج شبیه‌سازی حاکی از این هستند که کنترل غلظت سوبسترا در این فرایند، به طور کلی، باعث افزایش مقدار تولید هیدروژن می‌شود. روش پیشنهادی در این مقاله (GLC+PI) برای کنترل غلظت سوبسترا در واکنشگاه زیستی تولید هیدروژن، در مقایسه با کنترل‌کننده‌های NC و PI، عملکرد بهتری در تعقیب مقدار مقرر دارد. در صورت تغییر 25 درصدی پارامترهای سینتیکی، عملکرد NC مختل می‌شود، اما روش های PI و GLC+PI در برابر این مقدار عدم قطعیت مقاوم هستند. عملکرد مناسب کنترل‌کننده می‌تواند تولید پایدار هیدروژن را تضمین کند. مقایسه نتایج شبیه‌سازی در حالت حلقه‌باز و حلقه‌بسته نشان می‌دهد که کنترل غلظت سوبسترا باعث افزایش 90 درصدی تولید هیدروژن می‌شود.

    کلید واژگان: هیدروژن زیستی، واکنشگاه زیستی، کنترل فرایند، خطی سازی کلی، کنترل خطی سازی شده کلی
    Saeed Fallah Ramezani, Mohamad Fakhroleslam
    Research subject

    Bio-hydrogen is a renewable energy source with many economic and environmental benefits as a fuel. Controlling the concentration of the substrate in the reactor has a significant effect on the amount of hydrogen production. However, bio-hydrogen production is a nonlinear process that requires the implementation of nonlinear control methods. In this paper, substrate concentration in an anaerobic bio-reactor is controlled using the feedback linearization method.

    Research approach:

     The model employed for the simulation is a well-known model consisting of three state variables. The proposed controller is a globally linearized controller (GLC) designed based on the feedback linearization technique. In this method, the nonlinear system is precisely linearized by a transformation of the coordinate system. As a result, the linearized system can be controlled using a linear controller. In order to linearize the system, a nonlinear compensator is designed using the design model and applying the concepts of differential geometry. Proportional-integral (PI) controller is adopted as a linear controller. GLC controller performance has been compared with a nonlinear controller (NC) and a PI controller. The performance of these controllers has been studied by numerical simulation based on the integral of time-square error (ITSE).

    Main results

    The simulation results show that substrate concentration control can contribute to the hydrogen production. The control method applied has better set-point tracking than the other two control approaches. The ITSE performance index for the feedback linearization method is lower than the other two methods. The nonlinear feedback controller fails if the kinetic parameters are changed by 25%, but the PI method and the feedback linearization are robust against model uncertainty. An efficient controller guarantees stable bio-hydrogen production. Comparing open-loop and closed-loop simulation results shows that controlling the substrate concentration increases hydrogen production by 90%.

    Keywords: Bio-hydrogen, Bio-reactor, Process contro, Feedback linearization, Global linearized control
  • زهرا کوچکی، محمدرضا یوسفی*، خوشنام شجاعی
    کنترل قند خون بیماران دیابتی نوع یک در حضور نامعینی های ساختاری و بی ساختار در این مقاله مطالعه شده است. در راستای افزایش کارآمدی رویکرد کنترلی ارایه شده، فرض شده که تمام دینامیک ‎های توصیف کننده تنظیم قند خون بیماران دیابتی نوع یک کاملا نامعین هستند. براساس توابع تقریب زن فازی مجهز شده به الگوریتم تطبیق و هم چنین استفاده از رویکرد کاهش تعداد پارامترهای تطبیق، دینامیک های نامعین مدل برگمن تقریب زده شده است. سپس براساس رویکرد کنترل خطی ساز فیدبک و جبران ساز تطبیقی مقاوم، طراحی کنترل کننده خطی ساز فیدبک مقاوم فازی به منظور تنظیم قند خون بیماران دیابتی نوع یک در حضور وعده غذایی برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از تیوری لیاپانوفی نشان داده شده که تمام سیگنال های سیستم حلقه بسته کنترل قند خون به صورت کران دار نهایی یکنواخت، پایدار هستند و همچنین قند خون بیماران دیابتی به کرانی از مقدار مطلوب همگرا شده است. در انتها، نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد مطلوب کنترل کننده در کاهش اثر اغتشاش وعده غذایی و همچنین رفتار مقاوم در برابر دینامیک های نامعین و خطای تخمین وعده غذایی است. هم چنین، عملکرد مطلوب کنترل کننده پیشنهاد شده در کنترل قند خون (نگه داشتن قند خون در محدوده مجاز 120-70 میلی-گرم در دسی لیتر) در مقایسه با برخی از مراجع نشان داده شده است.
    کلید واژگان: جبران ساز مقاوم، دیابت، کنترل تطبیقی فازی، کنترل خطی ساز فیدبک، مدل غیرخطی برگمن، وعده غذایی
    Zahra Kochaki, Mohammad Reza Yousefi *, Khoshnam Shojaei
    In this paper, Blood Glucose control in type 1 diabetic patients in the presence of structured and unstructured uncertainties is studied. In order to increase the effectiveness of the proposed control approach, assumed that all the dynamics describing the regulation of Blood Glucose in type 1 diabetic patients are completely unknown. Based on the fuzzy approximation function, which is equipped with the adaptive algorithm and employing the approach of reducing the number of adaptive fuzzy parameters, the unknown dynamics of the Bergman model approximated. Then, based on the feedback linearization control approach and robust adaptive compensator, the design of feedback linearization robust fuzzy controller to regulate Blood Glucose in type 1 diabetic patients in the presence of meal is studied for the first time. Using Lyapunov theory, it is shown that all signals of the closed-loop system are uniformly ultimately bounded and the Blood Glucose of diabetic patients converges to the neighborhood of the desired value. Finally, the simulation results show a good controller performance in reducing effect of the meal disturbance, and robustness against uncertain dynamics and meal estimation errors. Moreover, in comparison with some existing results, a good performance of the introduced controller in controlling Blood Glucose of diabetic patients (i.e., keeping Blood Glucose in allowed range 70-120 mg/dl) validated.
    Keywords: Diabetes, meal, nonlinear model Bergman, feedback-linearization, adaptive fuzzy control, robust compensator
  • میرابوالفضل مختاری*
    در این تحقیق برای کنترل سیستم غیر خطی کوادروتور از روش پس خوراند خطی ساز بر اساس دینامیک سیستم استفاده شده است. برای تنظیم موقعیت کواد روتور از کنترل کننده ترکیبی PID مرتبه کسری استفاده می شود. همچنین از شبکه های عصبی برای تنظیم ضرایب کنترل کننده ترکیبی استفاده شده که برای بروز رسانی وزن های شبکه از الگوریتم پس انتشار خطا بهره برده ایم. در این مقاله برای غلبه بر مشکلات پیاده سازی عملگر مرتبه کسری از تقریب بهینه اوستالوپ برای تخمین و پیاده سازی عملگر کسری استفاده می شود. درنهایت نتایج شبیه سازی برای بررسی دقت روش ارایه شده و همچنین مقاومت آن ارایه می شوند.
    کلید واژگان: کوادروتور، فیدبک خطی ساز، PID، مرتبه کسری، شبکه عصبی
    M. Abolfazl Mokhtari *
    Quadrotor is an underactuated and nonlinear coupled system. in this paper for controlling the dynamic of the system, feedback linearization (FL) method is used to convert the nonlinear model to a simple linear one. Moreover, a combination of fractional order PID (FOPID) with FL is used to improve the tracking ability. Tuning the parameters of NFOPID, because of two more orders of integral and derivation is a complicated task; therefore neural networks (NNs) method is used to cope with this duty. Back propagation (BP) algorithm is used to train the weights of the NNs. Because of the flexibility and online learning of the NNs, the proposed controller can be robust against uncertainties and disturbances. The fractional order operator has infinite dimension and for practical implementation modified Oustaloup's method is used in this paper. and finally the results of the simulations also validate the effectiveness and robustness of the proposed scheme.
    Keywords: quadrotor, Feedback linearization, PID, Fractional Order, Neural Networks
  • سعید خان کلانتری، حسن محمدخانی*
    روش های معمول طراحی اتوپایلوت، برای مواجهه با نامعینی ها محافظه کارانه عمل کرده و اتوپایلوت به میزانی کند می شود که سیستم بتواند عملکرد پایدار خود را در حضور میزانی از نامعینی ها حفظ کند. اما در این صورت، تضمینی بر حفظ عملکرد مطلوب در حضور تمام نامعینی ها وجود نخواهد داشت و از ظرفیت سیستم به خوبی استفاده نمی شود. در روش ارایه شده، با استفاده از رویت گر حالت افزوده، نامعینی ها به شکل تجمیع شده و در کنار حالت های سیستم تخمین زده می شوند و با استفاده از رویکرد خطی سازی با بازخورد، به همراه عبارت های غیرخطی از فرآیند کنترل حذف می گردند. آنچه باقی می ماند یک سیستم خطی ساده است که به نحو ساده تری قابل کنترل است. در این روش، با نامعینی ها بدون محافظه کاری برخورد می شود و در نتیجه، کارایی در شرایط مختلف بهبود می یابد. در انتها و به منظور مقایسه، نتایج عملکرد روش پیشنهادی و اتوپایلوت خطی در اجرای 1000 مرتبه مونت کارلو با شرایط مشخص مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که روش پیشنهادی در مقایسه با روش مرسوم از عملکرد بهتری برخوردار است.
    کلید واژگان: اتوپایلوت غیرخطی، خطی سازی با فیدبک، رویتگر حالت افزوده، مقاوم
    Saeed Khan Kalantary, Hassan Mohammadkhani *
    The conventional methods for designing autopilots deal conservatively with uncertainties such that the autopilot should be slowed down to the extent in which the system can maintain its desired performance in the presence of a certain uncertainty. However, there will be no guarantee of good performance in the presence of all uncertainties while the capabilities of the system will not be used properly. In the proposed method, using the extended state observer, the lumped uncertainties along with the system’s states will be estimated, and using feedback linearization approach, along with the nonlinear terms will be removed from the control loop. What remains is a simple linear system that is easier to control. In this method, uncertainties is treated without conservatism and consequently performance is improved in different conditions. Finally, for comparing the results of proposed method with linear autopilot a 1000 times Mont Carlo running with specific condition has been used and is shown that the proposed method is better than the conventional method in performance.
    Keywords: Nonlinear Autopilot, Feedback Linearization, Extended State Observer, Robust
  • ملیحه کاظمی پور، خوشنام شجاعی*

    مسئله ردیابی مسیرهای زمانی مرجع یکی از مسائل مهم و مورد توجه در زمینه کنترل ربات های متحرک چرخ دار به شمار می رود. در این مقاله، مسئله کنترل ردیابی مسیر زمانی مرجع در حضور نامعینی های ساختاری، قیود غیرهولونومیک و اغتشاشات خارجی برای ربات متحرک چرخ دار تراکتور-تریلر، تا حد قابل توجهی حل شده است. طرح پیشنهادی بر این اساس است که ابتدا معادلات فضای حالت تراکتور-تریلر از معادلات دینامیک و سینماتیک آن استخراج و به یک فرم همبسته بیان شده است. در ادامه، با در نظرگرفتن معادلات فضای حالت سیستم، الگوریتم کنترلی مورد نظر متشکل از دو حلقه کنترلی خارجی و داخلی ارایه شده است، به این ترتیب که ابتدا با انجام خطی سازی فیدبک ورودی-خروجی، قانون کنترل در حلقه داخلی به فرم فیدبک غیرخطی تولید شده است که این الگوریتم به طور پیوسته، حذف دینامیک های غیرخطی سیستم را بر عهده دارد. سپس، با استفاده از ترکیب خروجی تولید شده در مرحله خطی سازی با الگوریتم کنترلی مد لغزشی ترمینال و طراحی یک کنترل کننده عصبی مقاوم تطبیقی زمان محدود در حلقه خارجی، عملکرد صحیح و سریع سیستم حلقه بسته در حضور نامعینی ها تضمین شده است. الگوریتم کنترلی پیشنهادی درنهایت، کران داری سیگنال های حلقه بسته و همگرایی دقیق خطای ردیابی در زمان محدود را تضمین نموده است. در پایان، میزان اثربخشی طرح پیشنهادی، از طریق تیوری لیاپانوف تعمیم یافته و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب اثبات و ارایه شده است.

    کلید واژگان: قیود غیرهولونومیک، ربات متحرک تراکتور- تریلر، کنترل عصبی مقاوم تطبیقی، خطی سازی فیدبک، کنترل زمان-محدود
    Maliheh Kazemipour, Khoshnam Shojaei *

    The reference trajectory tracking is one of the most important issues in the field of tractor-trailer wheeled mobile robots control. In this paper, thetrajectory tracking control issues of a tractor-trailer wheeled mob ile robot has been significantly solved in the presence of structural uncertainties,non-hol o n o mic constraints and external disturbance. The proposed scheme is based on a design that the tractor-trailer’s state space representation is extracted from its dynamic and ki n e matic models and presented ina companion format first. In the following,by considering the state space representation of system, the control algorithm is presented includingtwo external and internal control loops. Toward this end, the control law has been developed in the inner loop via input-output feedback linearization in a nonlinear feedback formwh i ch is continuously eliminating the nonlinear dynamics of the system. Then,by using a comb ination of the output that is pr o duced in linearization steps with a terminal sliding mode control algorithm and sketching a neural robust ad aptive finite time controller in the outer loop, the accurate and fast performance of the closed loop system has been guar a nteed in the presence of uncertainties. The proposed control algorithmfinally guarantees the boundedness of closed-loop signals and accurate finite time convergence of tracking errors. At the end, the effectiveness of the proposed sch eme has been demo nstrated and shown through the extended Lyapunov theorem and simulated by MATLAB application.

    Keywords: Feedback linearization, Finite-time control, neural network robust adaptive control, Nonholonomic constraints, tractor-trailer mobile robot
  • یاسین سرافراز*، فرید شاهمیری، سید حسین ساداتی
    هدف از این تحقیق، توسعه روش های واپایش ربات هوایی چهارپره-کواد روتور- با استفاده از مکانیسم گام متغیر و مقایسه آن با روش غالب کنترل این گونه پرنده ها مبنی بر تغییر سرعت دوران روتورهای اصلی، است. متدلوژی و فن حل مسئله مبتنی بر استخراج معادلات حرکت 6 درجه آزادی برای کوادروتورهای گام متغیر، محاسبات تریم، خطی سازی معادلات حرکت و نهایتا طراحی سیستم کنترل خطی و غیرخطی است که البته برای پوشش فاز پرواز ایستا تنظیم شده است. مدل سازی دینامیکی در این بررسی اساسا شامل مدل آیرودینامیک روتورهای اصلی در رینولدز پایین، مدل سازی دینامیکی موتور و سیستم پیشران با تلفیق تیوری ممنتوم -المان پره است. با قید حداقل مصرف توان و بهره گیری مکان هندسی ریشه ها، بهینه سازی پرواز ایستا، پیاده سازی و با دو حلقه وضعیت و موقعیت از روش های خطی و همچنین خطی سازی بازخورد پرنده کنترل گردیده است. کنترل موقعیت پرنده در مکانیسم گام متغیر بهبود مانور پذیری پرنده را نمایش می دهد. مقایسه نتایج شبیه سازی، بهبود عملکرد را در مکانیسم گام متغیر با استفاده از خطی سازی بازخورد در مقابل روش کنترل خطی اثبات می نماید. این دستاورد می تواند به افزایش مداومت پرنده و همچنین توسعه پاکت پروازی ربات های چهارپره منجر گردد.
    کلید واژگان: کوادروتور، گام متغیر، تئوری المان پره، خطی سازی بازخورد، واپایشگر خطی
    Yasin Sarafraz *, Seyeh Hoseyn Sadati
    This paper concerned with the performance improvement of quad rotor using by variable pitch control system. The methodology was laid out based on dynamic modeling of six degree of freedom motion, trim calculations, linearization, and robust control system design for a candidate variable pitch quad-rotor at hover. Therefore, a comprehensive mathematical model of rotors was derived based on the blade element-momentum theory (BEMT) at low Reynolds number, and then, the engine and propulsion models were appended to form the real quad-rotor as a whole. Two control loops including of an inner loop for attitude control system and the outer loop for motion control applied with the robust control system, is the main structure of control system design. Linear controller and feedback linearization controller was also implemented to cover the stability of the quad rotor and compensation of fixed and variable pitch control mechanisms.. Variable pitch quad rotor helped the user to made bigger quad rotor with the less problem in control system which prepared from gyroscopic effect in fixed pitch quad rotor.
    Keywords: Quad Rotor, Variable Pitch, Linear Controller, Feedback linearization
  • arash aghakhalooei*

    In this paper, a nonlinear model of a gas turbine system in a thermal power plant is studied. Due to the impact of the outlet temperature on the turbine speed performance and the multivariability of the system model, the design of the nonlinear multivariate controller has been considered. Comparison of the results with the PID industrial controller method shows the desired performance of the designed system.

    Keywords: Gas turbine, Thermal power plant, Feedback linearization, Multivariate control, Turbine speed, PID controlle
  • Seyed Mohammad Hoseini, Nastaran Vasegh *, Ali Zangeneh

    In this paper, a new robust hybrid controller (RHC) is proposed to regulate current, voltage and, as a result, power output of a three-phase grid connected PV system. The creative process of the proposed controller consists of two steps. First, an input-output linearization method is used to eliminate system nonlinearities. Then, a robust PI controller is designed to reach the desired control objective. The robustness of PI is guaranteed by Lyapunov stability theory. Also, a maximum power point tracking (MPPT) algorithm is provided to adjust the PV output voltage for extracting MPP under various atmospheric conditions. To evaluate the performance of the proposed controller, different system conditions such as standard, considering uncertainties and three-phase short-circuit fault, are simulated and the results are compared with a feedback linearization controller (FLC). The results show superiority of the performance and robustness of the designed RHC versus various uncertainties such as solar irradiation and ambient temperature.

    Keywords: Photovoltaic system, robust hybrid control, feedback linearization, uncertainties, MPPT
  • زهرا ناصری اصل، رسول فشارکی فرد *، حامد غفاری راد
    امروزه نیاز صنعت جوشکاری، به ارتقای کیفیت جوش سبب شده است تا جوشکاری رباتیک مورد توجه قرار گیرد. به کارگیری ربات های صنعتی مفصلی برای جوشکاری، چالش های فراوانی را به همراه دارد، چرا که برخی از ربات ها قابلیت جبران خطای ردیابی مسیر درز را به صورت برخط ندارند. بنابراین برای اصلاح خطای پیمایش درز جوشکاری، در این مقاله استفاده از یک مکانیزم کمکی پیشنهاد می شود. این مکانیزم یک میز یک درجه آزادی است که می تواند حرکت پیوسته ای در قطعه کار زیر مشعل جوشکاری ایجاد نماید. حرکت دورانی موتور مکانیزم به وسیله یک سیستم بال اسکرو به یک حرکت انتقالی قطعه کار تبدیل می شود که این حرکت خطی خطای ردیابی را جبران می کند. از آنجایی که در فرآیند جوشکاری دقت حرکت نسبی قطعه کار و مشعل جوشکاری اهمیت زیادی دارد، کنترل مناسب میز واسط کیفیت جوش حاصل را تضمین می کند. در این مقاله، دو روش مختلف برای کنترل میز یک درجه آزادی بررسی می شود. در روش اول، با توجه به پیچیدگی مدل اصطکاک مکانیزم بال اسکرو و حضور ترم های غیرخطی، این بخش از مدل به عنوان اغتشاش خارجی در نظر گرفته می شود و سپس یک کنترل کننده PID برای قسمت خطی آن طراحی می شود. در روش دوم، موسوم به خطی سازی پسخورد، یک قانون کنترل به گونه ای طراحی می شود که خطای ردیابی مسیر، با گذر زمان به صفر میل کند. بررسی نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان دهنده برتری نسبی دقت روش دوم کنترلی نسبت به روش اول بوده، در حالی که خطای کنترل کننده PID 3میلی متر و خطای کنترل کننده دوم 0. 5میلی متر است. در انتها مجموعه عملی مورد استفاده در جوشکاری رباتیک برای ارزیابی نتایج معرفی می شود.
    کلید واژگان: جوشکاری رباتیک، درزهای صفحه ای، مکانیزم کمکی، خطای ردیابی مسیر، خطی سازی پسخورد
    Z. Naseriasl, R. Fesharakifard*, H. Ghafarirad
    Nowadays, the need of welding industry's to improve weld quality has led to the consideration of robotic welding. The use of articulated industrial robots for welding has many challenges. Because some robots do not have the capability of online error compensating of the seam track. Therefore, in order to remove the welding seam tracking error, the use of an auxiliary mechanism is proposed in this article. This mechanism is a table with 1-degree of freedom (dof), which produces a continuous motion in workpiece under the welding torch. The rotational motion of the motor is transformed into a translational motion of the workpiece by a ball-screw system, where this linear motion compensates the tracking error. Since in the welding process, relative motion accuracy of the workpiece and the welding torch is crucial, proper control of the interface table ensures the weld quality. In this paper, two different methods for controlling the table with 1-dof are studied. In the first method, due to the complexity of friction model of the ball-screw mechanism and the presence of nonlinear terms, this part of the model is considered as an external disturbance, and, then, a PID controller for the linear part is designed. In the second method, known as feedback linearization, a control law is designed for that the tracking error tends to zero by passing time. Throught a comparison between the simulation results, the second control method demonstrates better precision relating the first controller. While the error of PID controller equals to 3 mm and the second controller’s error does not go beyond 0.5 mm. At last, the experimental cell used for the robotic welding is introduced to evaluate the mentioned results.
    Keywords: Robotic welding, Planar seams, Auxiliary mechanism, Trajectory tracking error, Feedback linearization
  • Ehsan Alimohammadi, Esmaeel Khanmirza*, Hamed Darvish Gohari

    In cruise control systems, the performance of the controller is important. Hence, in order to have accurate results, the nonlinear behavior of a vehicle model should also be considered. In this article, a vehicle with a nonlinear model is controlled by using a nonlinear method. The nonlinear term of the model is the generated torque of engine, which is a polynomial equation. In addition, feedback linearization is used as a nonlinear method in order to design two parallel controllers to control the movement of the vehicle. These two parallel controllers are used to control braking and gas pedals which are in charge of the angular velocity of the wheels. To check the performances of controllers, first, each controller is used separately. Finally, two parallel controllers are used to track the reference signal. Comparison between results shows that the designed controller is able to reduce the convergence time of about 10 seconds. This improvement is near 35% in comparison with near studies. In addition, it can reduce the error between the velocity of the vehicle and the values of the reference signal that results in more safety for passengers.

    Keywords: cruise control, nonlinear model, generated torque, feedback linearization, parallel controllers
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال