فهرست مطالب

مجله کنترل
سال دهم شماره 2 (تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/04/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ناهید ابراهیمی میمند، سجاد ازگلی * صفحات 1-12
    در این مقاله کنترل کننده مد لغزشی پایان دار مستقل از مدل برای کنترل سیستم های غیرخطی گسسته زمان پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی یک روش مستقل از مدل است که تنها از داده های ورودی و خروجی استفاده می کند. این روش از سطح لغزش بازگشتی و غیرخطی استفاده می کند که منجر به دقت ردیابی بالاتری می شود. در این روش برای طراحی کنترل کننده از یک روش مبتنی بر داده موسوم به کنترل تطبیقی مستقل از مدل بهره گرفته شده است. تحلیل نظری، کران دار بودن خطای ردیابی و برتری روش پیشنهادی نسبت به روش کنترل مد لغزشی مستقل از مدل مبتنی بر سطح خطی را نشان می دهد. این نتایج توسط شبیه سازی های انجام شده نیز تایید شده است.
    کلیدواژگان: کنترل مد لغزشی پایان دار، کنترل مبتنی بر داده، کنترل تطبیقی مستقل از مدل، کنترل مد لغزشی گسسته زمان
  • خسرو خاندانی، وحید جوهری مجد *، مهدیه طهماسبی صفحات 13-22
    در این مقاله روشی برای بررسی پایداری سامانه های تصادفی کسری ارائه می شود. ابتدا با استفاده از فرمول ایتوی کسری، مفهوم عملگر بینهایت کوچک توسعه داده می شود، که به وسیله آن بررسی پایداری سامانه های تصادفی کسری با استفاده از توابع لیاپانف ممکن می گردد. سپس از معیار پایداری ارائه شده برای توسعه روش کنترل مد لغزشی برای سامانه های تصادفی کسری دارای تاخیر حالت استفاده می شود. روش طراحی ارائه شده رسیدن مسیرهای حالت به سطح لغزش را با احتمال یک تضمین می نماید. بررسی پایداری سامانه در مد لغزش نیز با استفاده از عملگر بینهایت کوچک کسری ارائه شده انجام می شود و شروط پایداری تصادفی سامانه در قالب نامعادلات ماتریسی خطی ارائه می شود. جهت نشان دادن کارائی نتایج، کاربرد آن در کنترل زاویه پره یک توربین بادی با سرعت متغیر ارائه خواهد شد.
    کلیدواژگان: سامانه تصادفی کسری، عملگر بینهایت کوچک کسری، کنترل مد لغزشی، نامعادلات ماتریسی خطی، کنترل زاویه پره توربین بادی
  • حمید صادقیان *، شهرام هادیان جزی، مهدی کشمیری صفحات 23-34
    در این مقاله یک الگوریتم کنترلی غیرخطی تطبیقی برای یک سیستم چندوظیفه ای ارائه می شود. این روش با تعریف و تحلیل یک سیگنال فیلتر شده مناسب برای خطا و براساس اولویت های از پیش تعیین شده برای ربات، در حضور عدم قطعیت های پارامتری قانون کنترلی مناسب را ارائه می دهد. به منظور بسط الگوریتم در حالت وظایف شامل کنترل زاویه در فضای وظیفه از بازخورد کواترنیون استفاده شده است. پایداری مجانبی سیستم و همگرایی خطای تعقیب مسیر وظیفه اصلی و وظایف با اولویت های پایین تر با تکیه بر آنالیز لیاپانوف حاصل شده است. با استفاده از آنالیز انجام شده امکان استفاده از کنترلرهای غیرفعال[1] بدون جبران سازی دینامیک سیستم در قالب سیستم های چنداولویتی فراهم شده است. الگوریتم های ارائه شده در این مقاله در محیط های شبیه سازی با ربات های چهار و هفت درجه آزادی تصدیق شده است.
    کلیدواژگان: کنترل چنداولویتی، کنترل تطبیقی، فضای پوچ، بازخورد کواترنیون
  • بهزاد کفاش *، زهرا نیکویی نژاد، علی دلاورخلفی صفحات 35-43
    در این مقاله، یک روش عددی برای حل مساله کنترل بهینه تصادفی با استفاده از زنجیرهای مارکوف ارائه شدهاست. بدین ترتیب که، ابتدا فرایند پخش کنترلی وضعیت سیستم با استفاده از یک زنجیر مارکوف کنترلی روی یک فضای وضعیت متناهی تقریب زده میشود. سپس تقریبی از تابع هزینه اولیه با استفاده از این زنجیر مارکوف تقریبی، بهدست میآید. برای اثبات همگرایی روش و یافتن یک زنجیر مارکوف تقریبی مناسب برای فرایند پخش، باید دو معیار مورد بررسی قرار گیرد. به عبارتی باید امید ریاضی و کوواریانس شرطی تغییرات وضعیت زنجیر مارکوف با میانگین و کوواریانس موضعی فرایند پخش اولیه متناسب باشند. با استفاده از تقریبات تفاضلات متناهی میتوان احتمالات انتقال و بازه های زمانی تغییر وضعیت زنجیر مارکوف را به گونهای تعیین کرد که زنجیر مارکوف در دو ویژگی سازگاری موضعی فوق صدق کند. در ادامه معادله برنامهریزی پویا با زنجیر مارکوفی که بدین ترتیب بهدست آمده و دارای این ویژگی های میباشد، تقریب زده میشود. نهایتا، با میل دادن پارامتر گسسته سازی زنجیر مارکوف به صفر، مشاهده می شود که جواب مسئله کنترل تصادفی تقریبی زنجیر مارکوف، به جواب مسئله کنترل بهینه تصادفی اولیه همگرا میباشد. در پایان یک الگوریتم تکراری برای حل مساله کنترل بهینه تصادفی پیشنهاد شده و از آن برای حل یک مثال استفاده شده است.
    کلیدواژگان: مساله کنترل بهینه تصادفی، زنجیر مارکوف، روش عددی، الگوریتم تکراری
  • علی ناعمی *، حمید دهقانی صفحات 45-54
    نظارت و مراقبت محیطی از موارد مهم برای جلوگیری از غافل گیری و کنترل شرایط است. این آگاهی برای مقابله و جلوگیری از تهاجمات دشمن و افزایش بازدارندگی لازم است. جهت یابی (DoA) و مکان یابی اهداف در یک محیط، از جمله پایه های اصلی مراقبت و نظارت محیطی محسوب می شوند. جهت یابی آکوستیکی به معنای محاسبه جهت ورود موج آکوستیکی منتشر شده از منبع در گیرنده است. در جهت یابی گیرنده با توجه به یکی از روش های ارائه شده از قبیل MVB، MUSIC و TDoA جهت ورود جبهه موج به خود را مشخص می کند. در این مقاله روشی بر مبنای تاخیر زمان ورود پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی با ساده سازی روابط مثلثاتی محاسبه مکان، روابط جدیدی برای محاسبه جهت ورود سیگنال آکوستیکی برای محیط نیم کره ارائه شده است. جهت یابی برای محیط نیم کره به این علت طرح شده است که اغلب با نصب سامانه جهت یابی بر روی یک بستر نیاز است تا نیمی از محیط مکان یابی یا جهت یابی شوند و همچنین تنها با افزودن یک سنسور سامانه توانایی کار در محیط کره را بدست می آورد. در این ساده سازی، پیچیدگی محاسباتی و تعداد سنسور مورد نیاز برای جهت یابی یک نیم کره کاهش یافته است که از نظر تعداد برابر حالت دو بعدی است. در روش پیشنهادی، پاسخ هایی با خطای قابل قبول در محدوده دور برد برای زاویه های سمت و فراز در شبیه سازی ها بدست آمده است.
    کلیدواژگان: جهت یابی، منبع آکوستیکی، تاخیر زمان ورود، روش مثلثاتی، محیط نیم کره
  • مقداد محمدی *، حسین قلی زاده نرم صفحات 55-72
    این مقاله یک روش بازگشتی برای تعیین ماتریس های کوواریانس نویز سیستم و اندازه گیری در فیلتر کالمن توسعه یافته در کاربرد ردیابی هدف از روی سمت ارائه می دهد. یکی از ملزومات فیلتر های کالمن اطلاع داشتن از ماتریس های کوواریانس نویز سیستم و اندازه گیری است. درصورت انتخاب نامناسب آنها عملکرد فیلتر تحت تاثیر قرار می گیرد و حتی امکان واگرایی آن هم وجود دارد. در این مقاله ساختاری بازگشتی برای تطبیق کوواریانس ها ارائه می شود که برخلاف روش های مرسوم به جای تطبیق مستقیم ماتریس های کوواریانس، پارامترهای ساختار براساس قاعده ی تطبیق شدیدترین فرود اصلاح می شود. این کار قابلیت اعتماد روش تطبیقی را افزایش می دهد و شرط نامنفی بودن برخی از عناصر ماتریس های کوواریانس را برطرف می نماید. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی سناریوی ردیابی هدف از روی سمت در نظر گرفته می شود. برای مقایسه روش پیشنهادی از سه روش مرسوم تطبیق کوواریانس استفاده می شود که نتایج شبیه سازی قابلیت اعتماد بیشتر و کارایی برتر روش پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تخمین حالت، فیلتر کالمن توسعه یافته، تطبیق کوواریانس، ردیابی از روی سمت
|
  • Nahid Ebrahimi Meymand, Dr Sajaad Ozgoli * Pages 1-12
    A model free terminal sliding mode controller has been proposed. The proposed controller is data driven i.e. based only on input and output data (thus, model free). This method employs a recursive nonlinear sliding surface. This leads to higher tracking precision and to finite time convergence of the response. The method uses “Model Free Adaptive Controller” approach, combined with “Discrete time Sliding Mode Controller” method. Boundedness of tracking error is proved analytically. Theoretical analysis also shows the superiority of the proposed method over Model Free Linear Sliding Mode Controller. Analysis results are confirmed via simulation
    Keywords: Terminal Sliding Mode Control, Data Driven Control, Model Free Adaptive Control, Discrete time Sliding Mode Control
  • Khosro Khandani, Vahid Johari Majd *, Mahdieh Tahmasebi Pages 13-22
    In this paper, a new approach is proposed for stability analysis of fractional stochastic systems. By extending the concept of infinitesimal generator using the fractional Ito formula, it becomes possible to apply it in fractional stochastic systems for stability analysis by Lyapunov functions. Thereafter, the presented stability criterion is utilized to develop the sliding mode control scheme for fractional stochastic systems with state delay. The proposed design method ensures that the state trajectories reach the sliding surface in finite time with probability one. Stability analysis of the system at sliding mode is executed using the given fractional infinitesimal generator and the stability conditions are given in the form of linear matrix inequalities. To illustrate the efficiency of the results, the application of the method is presented for the pitch control of a variable speed wind turbine.
    Keywords: fractional stochastic system_fractional infinitesimal generator_sliding mode control_linear matrix inequalities_pitch control of a wind turbine
  • Hamid Sadeghian *, Shahram Hadian Jazi, Mehdi Keshmiri Pages 23-34
    A nonlinear adaptive control algorithm for a multi-task redundant manipulator is developed in this paper. The method considers the parametric uncertainties in the system and defines a proper filtered error signal according to the allocated priority. Based on this error analysis, the asymptotic stability and convergence of the tracking error, both for the main task as well as the sub-tasks are shown using Lyapunov approach. In order to extend the algorithm for the case of orientation control in the operational task, quaternion feedback has been exploited, and the stability is shown. The results of the paper are verified in several simulations on 4DoF planar arm as well as 7DoF KUKA lightweight robot arm.
    Keywords: Multi-priority control, Nonlinear adaptive control, Null space, Quaternion feedback
  • Dr. Behzad Kafash *, Zahra Nikoeenezhad, Ali Delavarkhalafi Pages 35-43
    In this paper, a numerical method for solving stochastic optimal control problem by using Markov chain approximation method has presented. The basic idea of the Markov chain approximation method is to approximate the original controlled process by an appropriate controlled Markov chain on a finite state space. Also, we need to approximate the original cost function by one which is appropriate for the approximating chain. These approximations should be chosen such that a good numerical approximation to the associated optimal control problem can be obtained, which means the conditional mean and covariance of the changes in state of the chain are proportional to the local mean drift and covariance for the original process. The finite difference approximations are used to the construction of locally consistent approximating Markov chain, the coefficients of the resulting discrete equation can serve as the desired transition probabilities and interpolation interval. The convergence is analogous to the convergence of a sequence of finite difference or finite element approximations to an original problem as the approximation interval goes to zero. Finally, we propose an iterative algorithm for solving stochastic optimal control and efficiency of the proposed algorithm is illustrated by an example.
    Keywords: solving stochastic optimal control problem, Markov chain approximation, Numerical method, iterative algorithm
  • Ali Naemi *, Hamid Dehghani Pages 45-54
    Environmental surveillance and recognition are important issues to avoid surprises and conditions control. This awareness is necessary to combat and prevent the enemy attacks and increase deterrence. Direction of Arrival (DoA) estimation and localization targets are including the main bases environmental surveillance in an environment. DoA acoustic means calculated to enter acoustic wave emitted by the source in sensors that is provided different methods such as MVB, MUSIC and TDoA for this issue. The proposed method with simplification of trigonometric equations calculate the location is provided new equations to estimate direction of arrival acoustic signal for hemispherical environment that number equal to two-dimensional state. DoA estimation for hemisphere environment is provided for this reason, often with installed DoA estimation system on a platform is needed to be half of environment localization or DoA estimation and also just by adding a sensor, system will obtain the ability to work in sphere environment. In this simplification is decreases the computational complexity and the number of sensors needed to DoA estimation a hemisphere. In the proposed method is obtained the responses with acceptable error for elevation and azimuthal angles in simulations.
    Keywords: Direction of arrival estimation, Acoustic source, Time difference of arrival, Trigonometric method, Hemispherical environment
  • Meghdad Mohammadi *, Dr Hossein Gholizade Narm Pages 55-72
    This paper proposes a recursive method to determine the process and measurement noise covariance matrix in the extended Kalman filter in application of bearing-only target tracking. One of the requirements of Kalman filters is knowledge of process and measurement noise covariance matrices. If the inappropriate choice of covariance, the filter performance is affected and even there is the possibility of divergence. In this paper, a recursive structure to adapting noise covariance is presented that unlike the conventional methods, instead of direct adapting covariance matrices, based on steepest descent adapting rule structure parameters are adapted. This increases the reliability of the adaptive method and non-negative condition of some of covariance matrix elements to be resolved. To evaluate the performance of proposed method, the bearing-only target tracking scenario is considered. To compare the proposed approach, three adaptive covariance common methods is used that simulation results show that the reliability and efficiency of the proposed method.
    Keywords: State Estimation, Extended Kalman Filter, Covariance Adaptation, Bearing only Tracking