فهرست مطالب

The Modares Journal of Electrical Engineering - Volume:15 Issue:2, 2015
  • Volume:15 Issue:2, 2015
  • تاریخ انتشار: 1394/06/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • الهه مرادی، محمد رضا جاهد مطلق*، مجتبی برخورداری یزدی صفحات 1-8
    این مقاله پایداری زمان محدود و پایدارسازی زمان محدود مقاوم را برای یک کلاس خاصی از سیستم‏های سوئیچ ‏شونده نامعین که دارای تاخیر زمانی می‏باشند بررسی می‏کند. تاکید مقاله بر مورادی است که نامعینی‏ ها متغیر با زمان و نامعلوم اما به صورت نرم محدود می‏باشند. با استفاده از روش زمان اقامت متوسط و توابع شبه لیاپانوف چندگانه، شرایط کافی وابسته به تاخیر برای پایداری زمان محدود سیستم‏ های سوئیچ‏ شونده نامعین با تاخیر زمانی در ترم هایی از یک مجموعه نامساوی‏های ماتریسی خطی، ارائه شده است. سپس، شرایط متناظر برای پایدارسازی زمان محدود سیستم‏های تاخیردار سوئیچ‏ شونده نامعین از طریق کنترل کننده فیدبک حالت بدست آمده است. کنترل کننده با نامساوی‏های ماتریسی خطی و روش خطی‏سازی cone complement طراحی شده است. مساله نامعینی در سیستم‏های تاخیردار سوئیچ ‏شونده نامعین را با استفاده از لم یاکوبویچ حل کردیم. سرانجام، مثال‏های عددی به منظور بررسی کارآیی تئوری پیشنهادی، ارائه شده است
    کلیدواژگان: سیستم های تاخیردار سوئیچ شونده نامعین، توابع شبه، لیاپانوف چندگانه، پایدارسازی زمان محدود، زمان اقامت متوسط، روش خطی سازی cone complement
  • امیر هوشنگ مزینان * صفحات 9-13
    روش کنترل وضعیت سه محوره دقیق دارای اهمیت حیاتی در کنترل یک فضاپیمای فوق تحریک می باشد که از دیدگاه کلی کارائی مطلوب با پاسخ سریع را به همراه داشته باشد. بر این اساس، بخاطر این واقعیت که فضاپیمای صلب و غیرصلب دارای کاربردهای زیادی در حوزه آکادمیک و صنعتی می باشند، توجه محققین زیادی تاکنون به این زمینه از تحقیق جلب شده است تا ایده های نوین در مدل سازی و کنترل در راستای آخرین روش های روز دنیا مطرح گردد. در تحقیق حاضر یک روش کنترل ترکیبی مبتنی بر ایده خطی شامل روش تناسبی مشتقی بر پایه رگولاتور درجه دوم و همچنین روش غیرخطی شامل مد لغزشی زمان محدود ارائه شده است که توانایی کنترل سرعت و وضعیت زاویه ای سه محوره فضاپیما را در حلقه های داخلی و خارجی به صورت همزمان داراست
  • سهیل خسرو گرجی، سپهر سوری، مهدی پورقلی * صفحات 14-20
    با توجه به راندمان بالا و تلفات کم مبدل های تشدیدی در مقایسه با مبدل های سوئچینگ، امروزه روندی رو به رشد برای استفاده از مبدل های تشدیدی وجود آمده است. با این حال، به دلیل فرکانس بالای کلیدزنی در این مبدل ها، ارائه یک روش کنترل کارآمد برایا آنه دشواری های زیادی دارد. در این مقاله، براساس فیدبک حالت و با استفاده از روش تعیین مکان قطب ها، یک استراتژی کنترل توسعه یافته ارائه شده است که تاخیر زمانی کلیدزنی در این مبدل ها را به حداقل می رساند و باعث کاهش تلفات کوره های القائی و سختکاری می شود. در روش پیشنهادی، ورودی مدار از خروجی آن کاملا ایزوله شده است. علاوه بر این، تعداد کم عناصر در مدار کنترل، باعث خواهد شد که سیستم کنترل هزینه های پایین تر و ابعاد کوچکتری داشته باشد. بنابراین، کنترل پیشنهاد در مقایسه با روش های معمول مقرون به صرفه تر خواهد بود. برای نشان دادن اثربخشی سیستم کنترل پیشنهادی، این مبدل توسط نرم افزار PSIM شبیه سازی شده و نتایج شبیه سازی ارائه شده است. در انتها، یک آزمایش عملی بر روی طرح پیشنهادی انجام گرفته است و نتایج حاصل از استفاده از این کنترل در مبدل های تشدیدی سری نشان داده شده است.
  • مجتبی دانش، امین رمضانی*، جواد زاهدی مقدم صفحات 21-29
    در این مقاله مدلی جدید برای مدلسازی روند رشد عیب معرفی شده است. این مدل از توانایی پوشش دادن رفتارهای چندگانه ی سیستم ها برای اهداف پیش آگاهی برخوردار است. در ابتدا روابط جامع تقویت شده افزونگی تحلیلی برای تعقیب سیستم در وضعیت سالم به کار می روند. هر زمان که عیبی در سیستم رخ دهد، الگوریتم با استفاده از ماتریس امضای تغییر مود بررسی می کند که آیا این عدم سازگاری به دلیل تغییر مود ناشناخته ای بوده است یا به سبب عیب. در صورتی که مشخص شود ناسازگاری به سبب وجود عیب است، با کمک ماتریس امضای عیب مستقل از مود، مجموعه ای از عیوبی که امکان دارد سبب ناسازگاری شوند به بخش فیلتر ذره معرفی می شوند. فیلتر ذره وظیفه ی شناسایی همزمان پارامترها و حالات سیستم را بر عهده دارد. با شناسایی مقادیر پارامترهای سیستم و مقایسه ی آن با مقادیر نامی، عیوب واقعی از مجموعه ی کاندید عیوب جدا می شوند. در ادامه با رشد دادن مقادیر بدست آمده برای پارامتر معیوب، مدت زمان مفید باقی مانده برای سیستم تخمین زده می شود.
    کلیدواژگان: باند گراف هایبرید، پیش آگاهی، فیلتر ذره، عمر مفید باقی مانده
  • پگاه تبری سعدی، محمدمهدی مردانی، مختار شاصادقی*، بهروز صفری نژادیان صفحات 30-35
    این مقاله به بررسی مساله توافق در سیستم های چندعاملی می پردازد. بدین منظور، دینامیک خطای بین حالتهای عامل رهبر و حالتهای عامل های پیرو با مدل فازی تاکاگی-سوگنو مدلسازی و توصیف می شود. اگر دینامیک خطای حاصل از خطای بین حالتهای عامل رهبر و عامل های پیرو پایدار باشد، آنگاه توافق بین تمام عامل های غیرخطی به دست خواهد آمد. مساله توافق با رویکرد تابع لیاپانوف فازی و بکارگیری ماتریس های کمکی حاصل می شود. استفاده از اتحادهای ماتریسی موجب جداسازی ماتریس های لیاپانوف از ماتریس های سیستم و بهرههای کنترل کننده شده و در نتیجه شروط کافی جهت برقراری توافق به صورت نامساوی ماتریسی خطی بیان می گردد. ماتریس کمکی موجب افزایش درجه آزادی و کاهش محافظه کاری در شرایط تحلیل پایداری می شود. در پایان، برای نشان دادن برتری روش پیشنهادی، مثال عددی برای مساله توافق سیستم های چند عاملی غیرخطی رهبر-پیرو با 13 عامل ارائه شده است
  • محمد ویسی، محمدرضا سلطانپور* صفحات 36-49
    در بیشتر تحقیقاتی که تاکنون در حوزه ی کنترل موقعیت بازوی ربات انجام شده است، فرض بر این است که یا سینماتیک بازوی ربات و یا ماتریس ژاکوبین ربات از فضای مفصلی به فضای کار کاملا معلوم است. در حالیکه هیچکدام از پارامترهای فیزیکی موجود در معادلات بازوی ربات را نمی توان با دقتی بالا محاسبه نمود. به علاوه وقتی که بازوی ربات جسمی را بر می دارد، عدم قطعیت ها در طول، جهت و نقطه ی تماس مجری نهایی با آن بروز می نماید. بنابراین نتیجه می شود که سینماتیک بازوی ربات نیز دارای عدم قطعیت می گردد و به خاطر عملیاتهای مختلفی که برعهده ی بازوی ربات گذاشته می شود، حتما سینماتیک آن نیز دچار تغییر می شود. برای غلبه بر این عدم قطعیت ها، در این مقاله، کنترل مدلغزشی فازی تطبیقی ساده ای برای ردگیری موقعیت بازوی ربات، در حضور عدم قطعیت های موجود در دینامیک، سینماتیک و ماتریس ژاکوبین بازوی ربات ارایه گردیده است. در کنترل پیشنهادی، با استفاده از یک تقریبگر فازی تطبیقی کران عدم قطعیت های موجود به صورت آنلاین تعیین شده و در نهایت عملکرد کنترل کننده به گونه ای رقم می خورد که خطای ردگیری بازوی ربات به سمت صفر همگرا می شود. در طراحی تقریبگر پیشنهادی، برخلاف روش های مرسوم از قواعد فازی یک ورودی – یک خروجی استفاده شده است. بنابراین، در پیاده سازی عملی کنترل پیشنهادی نیاز به سنسورهای اضافی مرتفع شده و حجم محاسبات ورودی کنترل نیز کاهش می یابد. اثبات ریاضی نشان می دهد که کنترل پیشنهادی، دارای پایداری مجانبی سراسری است. برای بررسی عملکرد کنترل پیشنهادی، شبیه سازیهایی در چند مرحله بر روی یک بازوی ربات دو درجه آزادی پیاده سازی می گردد. نتایج شبیه سازیها عملکرد مطلوب کنترل پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مدلغزشی فازی تطبیقی، ماتریس ژاکوبین نامعین، بازوی ربات، فضای کار، لرزش، عدم قطعیت
  • احسان گشاس، نسترن واثق* صفحات 50-54
    در این مقاله طراحی جدیدی یرای کنترل بار فرکانس در سیستم قدرت چند ناحیه ای با استفاده از رویتگرهای محلی ارائه می شود. در ابتدا برای هر ناحیه رویتگر مود لغزشی با ورودی های نامشخص به منظور تخمین متغیرهای حالت به طور محلی طراحی می شود. در این مرحله تداخل ها و تغییرات بار به عنوان ورودی های نامشخص فرض می شود. سپس با استفاده از فیدبک متغیرهای حالت محلی و انتگرال خروجی اثر تغییرات بار در هر ناحیه میرا می شود. نتایج تحلیل و شبیه سازی سیستم قدرت با تداخل سه ناحیه ای، بهبود عملکرد حلقه بسته را در مقایسه با دیگر روش های موجود نشان می دهد
    کلیدواژگان: کنترل بار فرکانس، کنترل نامتمرکز، کنترلر تناسبی، انتگرالی، رویتگر مود لغزشی با ورودی های نامشخص
|
  • Elahe Moradi, Mohammad Reza Jahed Motlagh *, Mojtaba Barkhordari Yazdi Pages 1-8
    This paper investigates the robust finite time stability and finite time stabilization for a class of uncertain switched systems which have time delay. The emphasis of the paper is on the cases where uncertainties are time varying and unknown but norm bounded. By using the average dwell time approach and multiple Lyapunov like functions, delay dependent sufficient conditions for finite time stability of uncertain switched systems with time delay in terms of a set of the linear matrix inequalities are presented. Then, the corresponding conditions are obtained for finite time stabilization of uncertain switched time delay systems via a state feedback controller. The controller is designed by virtue of the linear matrix inequalities and the cone complement linearization method. We solved the problem of uncertainty in uncertain switched time delay systems by resorting to Yakubovich lemma. Finally, numerical examples are provided to verify the effectiveness of the proposed theorem.
    Keywords: Uncertain switched time delay systems, Multiple Lyapunov-like functions, Finite time stabilization, Average dwell time, Cone complement linearization method
  • Amir Hooshang Mazinan* Pages 9-13
    High-precision three-axis attitude control scheme is vitally important to deal with the overactuated spacecraft, as long as the overall performance through rapid response can be in general acquired. Due to the fact that the rigid-flexible spacecraft is somehow applicable, in so many academic and real environments, there is a consensus among experts of this field that the new insights in developing the present complicated systems modeling and control are highly recommended with respect to state-of-the-art. The new hybrid control scheme presented here is organized in line with the linear approach, which includes the proportional derivative based quadratic regulator and the nonlinear approach, which includes finite-time sliding mode control, as well. It should be noted that the three-axis angular rates of spacecraft under control are all dealt with in inner closed loop control and the corresponding rotation angles are also dealt with in outer closed loop control, synchronously.
    Keywords: hybrid three-axis attitude control scheme, proportional derivative based linear quadratic regulator, finite-time sliding mode control, overactuated spacecraft
  • Soheil Khosrogorji, Sepehr Soori, Mahdi Pourgholi * Pages 14-20
    Due to the high efficiency and low switching losses of resonant power convertors in comparison with switching convertors, nowadays there is a growing trend towards these convertors. However, because of the high frequency of switching in such convertors, it is quite difficult to present an efficient control method. In this paper, based on the state feedback method and using pole placement technique a control strategy is developed which controlling delay time in the converter’s switching to minimize losses in the induction and hardening furnaces. In the propose method, the input voltage is isolated from output load. Moreover, fewer number of elements are employed in the control circuit which will be caused lower costs and small dimensions for control system. As a result, the proposed controller is more economical in comparison with the conventional ones. To show the effectiveness of propose controller, simulation circuits using PSIM software and an experimental setup are provided and the results are reported
    Keywords: Switching losses minimization, Induction furnace, State feedback, SRC converter
  • Mojtaba Danes, Amin Ramezani *, Javad Zahedi Moghaddam Pages 21-29
    In this paper, a new model for degradation has been introduced to cover multiple dynamics for prognostics purposes. Firstly, Augmented Global Analytical Redundancy Relations (AGARRs) have been introduced to track system’s health constantly. Whenever an inconsistency appears, the proposed algorithm checks the Mode Change Signature Matrix (MCSM) and decides if inconsistency is due to a change in modes or an existence of a faulty component. Using Mode Dependent Fault Signature Matrix (MD-FSM), a Set of Candidate Faults will be generated and fed into PF part to estimate the actual fault and parameters of the degradation model. Finally, by applying obtained degradation model, Remaining Useful Lifetime (RUL) will be estimated.
    Keywords: Hybrid Bond Graph, Prognosis, Particle Filter, Remaining Useful Life Tim
  • Pegah Tabari Saadi, Mohammad Mehdi Mardani, Mokhtar Shasadeghi *, Behrouz Safarinejadian Pages 30-35
    This paper studies the consensus problem of nonlinear leader-following multi-agent systems (MAS). To do this, the error dynamics between the leader agent and follower ones are described via a Takagi-Sugeno (TS) fuzzy model. If the obtained TS fuzzy model is stable, then all of the nonlinear agents reach consensus. The consensus problem is investigated based on the parameterized or fuzzy Lyapunov function combined with a technique of introducing slack matrices. The slack matrices cause to decouple the Lyapunov matrices from systems ones and therefore, sufficient consensus conditions are obtained in terms of linear matrix inequalities (LMIs). The proposed slack matrices add an extra degree-of-freedom to the LMI conditions and also decrease the conservativeness of the LMI-based conditions. Finally, in order to illustrate the effectiveness and merits of the proposed method, a numerical example for the consensus problem of nonlinear leader-follower MAS with thirteen followers is solved.
    Keywords: Nonlinear multi-agent systems, Consensus, Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model, Parameterized Lyapunov function, Linear Matrix Inequality (LMI)
  • Mohammad Veysi, Mohammad Reza Soltanpour * Pages 36-49
    In most of the researches that have been done in the position control of robot manipulator, the assumption is that robot manipulator kinematic or robot Jacobian matrix turns out from the joint-space to the task-space. Despite the fact that none of the existing physical parameters in the equations of the robot manipulator cannot be calculated with high precision. In addition, when the robot manipulator picks up an object, uncertainties occur in length, direction and contact point of the end-effector with it. So, it follows that the robot manipulator kinematic is also has the uncertainty and for the various operations that the robot manipulator is responsible, its kinematics be changed too, certainly. To overcome these uncertainties, in this paper, a simple adaptive fuzzy sliding mode control has been presented for tracking the position of the robot manipulator end-effector, in the presence of uncertainties in dynamics, kinematics and Jacobian matrix of robot manipulator. In the proposed control, bound of existing uncertainties is set online using an adaptive fuzzy approximator and in the end, controller performance happens in a way that the tracking error of the robot manipulator will converge to zero. In the proposed approximator design, unlike conventional methods, single input-single output fuzzy rules have been used. Thus, in the practical implementation of the proposed control, the need for additional sensors is eliminated and calculations volume of control input decreases too. Mathematical proofs show that the proposed control, is global asymptotic stability. To evaluate the performance of the proposed control, in a few steps, simulations are implemented on a two-link elbow robot manipulator. The simulation results show the favorable performance of the proposed control.
    Keywords: adaptive fuzzy sliding mode, uncertain Jacobian matrix, robot manipulator, task-space, chattering, uncertainties
  • Ehsan Gashas, Nastaran Vasegh * Pages 50-54
    This paper presents a new load frequency control (LFC) design in a multi area power system by using local observers. Firstly, sliding mode observers with unknown inputs are designed for each area to estimate the state variables locally. In this stage interconnections and load variations are assumed as unknown inputs. Then, local state feedback and output integral are used to attenuate the effect of load variations in each area. Analysis and simulation results for a three-area interconnected power system show improvements on closed loop performance in comparisons with other existing methods.
    Keywords: LFC, decentralized control, PI, Sliding mode observer with unknown inputs