فهرست مطالب

مجله کنترل
سال دهم شماره 4 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جعفر طاهری کلانی *، کوروش اصلان صفت، غلامرضا لطیف شبگاهی صفحات 1-15
    در این مقاله حالت توسعه یافته ای از تایمرهای تاخیری بر مبنای ایده پنالتی و زنجیره مارکوف برای طراحی یک سیستم هشدار ارائه شده است. مکانیزم پنالتی در واقع حالت توسعه یافته روش n نمونه تاخیر در رخداد/قطع هشدار است. در این مقاله شاخص های «نرخ هشدار نادرست» ، «نرخ هشدار از دست رفته» و «میانگین تاخیر هشدار» برای سناریوی n نمونه تاخیر و تعداد پنالتی با استفاده از مدل مارکوف استخراج شده و عملکرد سیستم هشدار مورد ارزیابی قرار می گیرد. به منظور محاسبه شاخص میانگین تاخیر هشدار در سناریوی پنالتی، شاخص جدیدی تحت عنوان «میانگین زمانی رخداد هشدار» با استفاده از مفهوم «میانگین زمانی بین خرابی» در بحث قابلیت اطمینان سیستم ها معرفی می گردد و با استفاده از آن، شاخص «میانگین تاخیر هشدار» محاسبه می گردد. مقاله با معرفی یک تابع هدف مبتنی بر شاخص های مذکور، مقادیر بهینه ای را برای «تعداد تاخیرها» و «تعداد پنالتی ها» بر اساس الگوریتم ژنتیک تعیین می کند. نشان داده می شود که الگوریتم معرفی شده در مقایسه با روش n نمونه تاخیر در طراحی سیستم های هشدار، از عملکرد بهتری برخوردار است. به منظور نشان دادن عملکرد مناسب سناریوی پنالتی، این ایده بر روی چندین مثال صنعتی و کاربردی اعمال شده و نتایج حاصله با روش های معمول مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: سیستم هشدار، تایمر تاخیری، سناریوی پنالتی، میانگین زمانی رخداد هشدار، الگوریتم ژنتیک
  • حامد حق شناس، محمدعلی بادامچی زاده *، مهدی برادران نیا صفحات 17-27
    در این مقاله، به مطالعه مسئله کنترل محدود نگهدارنده سیستم های چندعاملی خطی ناهمگن و تحت گراف ارتباطات جهت دار، بر اساس قالب تنظیم خروجی و با استفاده از فیدبک خروجی پرداخته شده است. با ایده گرفتن از پژوهش هایی که به تنظیم خروجی سیستم های چندعاملی با وجود عامل سردسته در حوزه رضایت جمعی پرداخته اند، عامل های سردسته به صورت سیستم خارجی با دینامیک یکسان در نظر گرفته شده اند. در طراحی کنترل کننده برای هر عامل پیرو، از فیدبک خروجی دینامیکی توزیع یافته استفاده شده است. جهت حل مسئله از خطای کنترل محدود نگهدارنده بهره گرفته شده است که این امر، امکان در نظر گرفتن بیش از یک عامل سردسته را در مبحث تنظیم خروجی فراهم ساخته و در نهایت، با استفاده از روش های اصلاح شده تنظیم خروجی به حل مسئله پرداخته شده است. یک شبیه سازی عددی نیز جهت ارزیابی عملکرد کنترل کننده پیشنهادی انجام یافته، که حاکی از عملکرد مناسب کنترل کننده می باشد.
    کلیدواژگان: کنترل محدود نگهدارنده، عامل های غیریکسان، تنظیم خروجی، فیدبک خروجی
  • علی غفاری، علیرضا خدایاری *، عباس پورمحمودی صفحات 29-44
    در حرکت توده یی ربات ها مهمترین مبحث ایجاد پایداری در طول حرکت می باشد. پایداری در حرکت توده ی ربات ها شامل مواردی همچون عدم برخورد اعضاء با یکدیگر و عدم برخورد اعضاء با موانع موجود در مسیر حرکت می باشد. در این مقاله الگوریتمی جدید در قالب یک معادله ی دینامیکی بر مبنای معادلات لاگرانژ برای پایداری حرکتی توده ی ربات ها ارائه می شود. هدف از ارائه این الگوریتم جدید ایجاد تجمع در نقطه ی هدف می باشد. الگوریتم جدید در دو حالت تعمیم داده می شود. حالت اول به صورتی است که اعضای توده تمایل به تجمع را در طول مسیر حرکت دارا می باشند و در حالت دوم حرکت به نحوی انجام می شود که اعضای توده تمایل به تجمع را در طول مسیر نخواهند داشت. در نهایت معادلات ارائه شده شبیه سازی و صحه گذاری می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی، عدم برخورد اعضای توده با موانع موجود در طول مسیر حرکت و ایجاد تجمع در نقطه ی هدف را نشان می دهد. نشان داده شده است که در حالت دوم اعضای توده منطقه ی بیشتری را در طول مسیر خود پوشش دهند. پوشش بیشتر فضای حرکتی، سبب می شود تا کاربرد الگوریتم پیشنهادی در مواردی همچون شناسایی، جست و جو، نظارت بر محیط زیست و نقشه برداری در طول مسیر حرکت باشد.
    کلیدواژگان: توده، توده ربات ها، الگوریتم حرکت توده، تجمع توده ربات ها
  • هادی دلاوری *، میلاد محدث زاده صفحات 45-53
    آشوب پدیده ای است غیرقابل پیش بینی، که در سیستم های دینامیکی غیرخطی مورد توجه قرار می گیرد. در این مقاله، کنترل این پدیده در یک سیستم انتقال چرخ دنده به عنوان یک سیستم دینامیک غیرخطی مورد بررسی قرار می گیرد. ابتدا ویژگی های دینامیک غیر خطی سیستم انتقال چرخ دنده بررسی می شود. سپس، صحت وجود آشوب در این دینامیک غیرخطی با استفاده از نمودار صفحه_فاز مورد بررسی قرار می گیرد. طراحی کنترل کننده مودلغزشی ترمینال شامل دو مرحله می باشد: اول، طراحی یک سطح لغزش مناسب و دوم، طراحی یک کنترل کننده که مسیرهای حالت های سیستم به سمت حالت لغزشی حرکت کنند. در قضیه ی اول این مقاله، پایداری سطح لغزش پیشنهادی بررسی می شود و سپس کنترل آشوب و پایدارسازی حالت های سیستم انتقال چرخ دنده، براساس قضیه ی پایداری لیاپانوف انجام می گردد. همچنین پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از سطح لغزش و کنترل کننده مود لغزشی ترمینال تطبیقی پیشنهاد شده مورد بررسی قرار می گیرد. در روش پیشنهادی تاثیر پارامترهای نامشخص کنترل کننده، نامعینی سیستم، اغتشاش خارجی و عامل غیرخطی در ورودی کنترلی به طور کامل درنظر گرفته شده اند. برای تخمین پارامترهای نامشخص کنترل کننده قوانین تطبیقی مناسبی پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی ها، کارآمدی و مقاوم بودن کنترل کننده پیشنهاد شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم انتقال چرخ دنده، دینامیک غیرخطی، کنترل آشوب، کنترل مود لغزشی، عامل غیرخطی در ورودی کنترلی
  • سیدحامد ترابی، ناصر پریز *، علی کریمپور صفحات 55-68
    در این مقاله یک فیلتر کالمن غیرخطی برای سیستمهای مرتبه کسری غیرخطی تصادفی زمانیکه نویز اندازه گیری دارای توزیع استیودنت تی ارائه می گردد. مدلسازی نویز سیستم و اندازه گیری، برای مسائل ردیابی اهداف غالبا بصورت نویز گوسی جمع شونده انجام شده است. اما مدلسازی نویز با توزیع گوسی نسبت به داده های با مقادیر دورافتاده مقاوم نمی باشد. به عبارت دیگر مدلسازی نویز سیستم با توزیع گوسی در مقایسه با توزیع استیودنت تی نسبت به نویزهایی با مقادیر دورافتاده ی زیاد، دارای قوام کمتری می باشد. یعنی اگر سیستم ردیابی، تحت تاثیر نویزهایی که دارای مقادیر دورافتاده ی زیادی هستند قرار گیرد، مدلسازی این نوع نویزها با توزیع گوسی ممکن است منجر به خطای ردیابی بزرگ و یا واگرایی فیلتر در مسایل تخمین و ردیابی حالت گردد. در این مقاله در ابتدا، سیستمهای مرتبه کسری غیرخطی تصادفی تعریف می گردد. پس از آن با مقایسه عملکرد دو توزیع گوسی و استیودنت تی در مدلسازی نویزهای دارای مقادیر دورافتاده، به طراحی فیلتر کالمن غیرخطی برای سیستمهای مرتبه کسری با نویز اندازه گیری استیودنت تی با استفاده از روش حل استنباط بیزین تغییراتی پرداخته می شود. نهایتا با ارائه ی دو مثال و نتایج شبیه سازی آنها، عملکرد فیلتر طراحی شده در این مقاله با یک فیلتر کالمن توسعه یافته مرتبه کسری در حضور نویزهای گوسی و استیودنت تی مقایسه گردیده که نتایج شبیه سازی، عملکرد مناسب فیلتر طراحی شده را در تخمین متغیرهای حالت سیستمهای مرتبه کسری غیرخطی تصادفی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستمهای مرتبه کسری غیرخطی تصادفی، توزیع استیودنت تی، تخمینگر حالت، استنباط بیزین تغییراتی
  • آزاده عزیزی، علی حسامی نقشبندی *، یزدان باتمانی صفحات 69-80
    در این مقاله با استفاده از روش معادله ریکاتی وابسته به حالت، دو کنترل کننده غیرخطی زیربهینه (یک تنظیم کننده و یک ردیاب) برای سیستم توربین بادی مجهز به ژنراتور القایی از دوسوتغذیه طراحی شده اند. اهداف کنترلی مورد نظر شامل افزایش حاشیه پایداری سیستم و ردیابی همزمان سیگنال های مطلوب گشتاور الکترومغناطیسی و توان راکتیو استاتور می باشند. در فرآیند طراحی کنترل کننده، از یک مدل غیرخطی برای مدل سازی رفتار دینامیکی توربین بادی مورد مطالعه استفاده شده است. عملکرد کنترل کننده طراحی شده جهت بهبود پایداری سیستم، در شرایط کاری مختلف توربین بادی با انجام یک مجموعه شبیه سازی در محیط نرم افزار متلب ارزیابی شده است. همچنین جهت بررسی تاثیر کنترل کننده طراحی شده در بهبود پایداری سیستم، تحلیل مقادیر ویژه هم انجام گرفته است. در عین حال عملکرد ردیاب طراحی شده، با انجام یک مجموعه شبیه سازی دیگر بررسی شده است. عملکرد سیستم کنترل شده در هر دو حالت ردیاب و پایدارساز در حضور عدم قطعیت در پارامترهای سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مجموع نتایج شبیه سازی های انجام شده، نشان دهنده عملکرد موثر و مقاوم کنترل کننده های پیشنهادی می باشند
    کلیدواژگان: توربین بادی، ژنراتور القایی از دوسوتغذیه، معادله ریکاتی وابسته به حالت، کنترل کننده غیرخطی زیربهینه
|
  • Jafar Taheri Kalani *, Koorosh Aslansefat, Gholamreza Latif Shabgahi Pages 1-15
    This paper presents a new method for designing a generalized delay timer based on penalty scenario and Markov chain schemes. The penalty approach is the extension of n-sample on/off delay approaches in designing alarm systems. Three performance indices named, False Alarm Rate (FAR), Missed Alarm Rate (MAR) and Average Alarm Delay (AAD) are derived for penalty approaches using Markov models. Also, the new index named “Mean Time to Alarm (MTTA)” is introduced to analysis alarm system and computation of AAD in penalty scenario. The optimal values of delays and penalties are derived based on target function using Genetic Algorithm (GA). Finally, the effectiveness of the proposed method is investigated and compared with other methods through a case study.
    Keywords: Alarm system, Delay timer, Penalty scenario, Mean Time to Alarm, Genetic Algorithm
  • Hamed Haghshenas, Dr. Mohammad Ali Badamchizadeh *, Dr. Mahdi Baradarannia Pages 17-27
    In this paper, we study the containment control problem of heterogeneous linear multi-agent systems under directed topology based on output regulation framework and using output feedback control. Motivated by leader-follower output regulation problems, the leaders are assumed to be exosystems with identical dynamics. In controller design approach for each follower, we utilize a distributed dynamic output feedback control scheme. To achieve the objective of this work we utilize the containment error, which enables us to consider more than one leader in output regulation framework and to use output regulation techniques with some modifications to solve the containment problem. Finally, the validity of theoretical results are demonstrated through an example.
    Keywords: Containment control, Non-Identical agents, Output regulation, Output feedback
  • Ali Ghaffari, Alireza Khodayari *, Abbas Pourmahmodi Pages 29-44
    Stability is one of the most important issues in swarm movement. Stability in swarm movement is composed of features such as collision avoidance between members of the swarm with each other and also obstacle avoidance along the path of movement. This paper presents a new algorithm in the form of a dynamic equation based on Lagrange equations for stable movement of the swarm robot. One of the objective of presenting this algorithm is to enable aggregation at the target point. The new algorithm will be extended in two cases; first, when the members of the swarm have the tendency for aggregation from the beginning of the movement, and second, members of the swarm don’t have the tendency for aggregation along the path. At the end, the presented algorithms will be simulated and evaluated. The simulation results show successful obstacle avoidance along the path and aggregation at the target point. The results show that in the second case—when there is no aggregation along the path—the members of the swarm cover more area along the path. Covering more area along the path empowers the application of the proposed algorithm in cases such as identification, exploration, environmental monitoring and mapping along the path.
    Keywords: Swarm, swarm robots, swarm movement algorithm, swarm robots aggregation
  • Dr. Hadi Delavari *, Milad Mohadeszade Pages 45-53
    Chaos is an unpredictable phenomenon that is considered in the nonlinear dynamical systems. In this paper, the chaos control in the nonlinear dynamic gear transmission system is considered. At first, the complex dynamics characters of gear transmission system are studied. Then, the existence of chaos in this nonlinear dynamic system is studied by phase portrait. The design process of sliding-mode control is divided into two steps: The first step is designing a sliding surface so that the plant restricted to the sliding surface has a desired system response, and the second step is constructing a switched feedback gains necessary to drive the plant’s state trajectory to the sliding surface. The stability of the proposed sliding surface is studied by the first theorem in this paper. Chaos control and stabilization of the gear transmission system states is studied based on the Lyapunov stability theorem. Also the stability of the closed loop system is investigated. The effects of the unknown controller parameters, system uncertainty, external disturbance and nonlinearity in the control input are fully taken into account. Appropriate adaptation laws are obtained to undertake the unknown parameters of the controller. Finally, simulation results demonstrate the feasibility and robustness of the proposed controller.
    Keywords: gear transmission system, nonlinear dynamic, chaos control, sliding mode control, nonlinearity in the control input
  • Hamed Torabi, Dr Naser Pariz *, Dr Ali Karimpour Pages 55-68
    This paper presents a fractional order Kalman filter for the stochastic nonlinear fractional order systems where the measurement noise is assumed to have Student’s t distribution. Modeling of the system and measurement noises in the state space representation, for target tracking problems, often carried out by additive Gaussian noise, but Gaussian distribution is not enough robust to the outliers, in the other words, Gaussian distribution has much less robustness against outliers than Student's t distribution, so if the tracking system affected by noises that have outliers, modeling of theses noises by the Gaussian distribution, may cause large estimation error or divergence of filter in the filtering and estimation problems. In this paper, after defining the stochastic fractional order systems, by comparing the performance of two Student’s t and Gaussian distributions in the modeling of noises that have outliers, try to design a nonlinear Kalman filter for fractional order systems using variational Bayesian inference method. Finally by comparing the simulation results of proposed filter in this paper and a fractional extended Kalman filer in the presence of Gaussian and Student’s t noises, the effectiveness of the proposed filter in estimation of states of the fractional order systems is demonestrated.
    Keywords: Fractional order nonlinear systems_Student's t distribution_State estimation_Kalman filtering_Variational Bayesian inference
  • Azadeh Azizi, Dr. Ali Hesami Naghshbandy *, Dr. Yazdan Batmany Pages 69-80
    In this paper, based on the state-dependent Riccati equation (SDRE) technique, two nonlinear suboptimal controllers (a regulator and a tracker) are designed for a wind turbine with doubly fed induction generator (DFIG). The control objectives include increasing the system stability margin and setting of the electromagnetic torque and the stator reactive power signals to the desired values. In the designed procedure of the controller, a nonlinear model is used for modeling the dynamical properties of the considered DFIG. The performance of the designed controllers to improve the system stability is evaluated in MATLAB software through some simulations for different working conditions of the wind turbine. In addition, an eigen-analysis of the closed-loop system is carried out to evaluate the effects of the proposed SDRE controller on the system stability. The performance of the designed SDRE tracking controller is also investigated through some simulations. In closing, simulation results demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed SDRE controllers.
    Keywords: Wind turbine, doubly fed induction generator, state-dependent Riccati equation, nonlinear suboptimal controller