فهرست مطالب

The Modares Journal of Electrical Engineering - Volume:16 Issue:1, 2016
  • Volume:16 Issue:1, 2016
  • تاریخ انتشار: 1395/03/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • سمیه داداشی آرانی، علی معرفیان پور * صفحات 1-7
    در این مقاله، مساله طراحی قانون کنترل تعقیب برای سیستم های غیرخطی زمان گسسته مورد مطالعه قرار می گیرد. کنترلگر ارائه شده به گونه ای فرایند تحت کنترل را تحریک می کند که بردار حالت فرایند از بردار حالت یک مدل مرجع تبعیت کند. هدف از طراحی کنترلگر این است که بهره انرژی از سیگنال های خارجی تا خطای تعقیب کوچکتر یا مساوی یک مقدار از پیش تعیین شده شود. در حالت کلی مهمترین مشکل در مساله طراحی قانون کنترل تعقیب برای سیستم های زمان گسسته این است که ممکن است مسالهبه فرم یک مساله محدب قابل فرموله شدن نباشد. با انتخاب مناسب تابع لیاپانوف، بر اساس تئوری لیاپانوف و با استفاده از نگرش مجموع مربعات، شرایط لازم برای وجود کنترلگر در قالب یک مساله برنامه ریزی مجموع مربعات ارائه شده که با استفاده از جعبه ابزارهایی مانند SOSTOOLS حل می شود. در پایان کارایی روش با استفاده از شبیه سازی چند مثال نشان داده خواهد شد.
    کلیدواژگان: کنترل غیرخطی، سیستم های چندجمله ای زمان گسسته، کنترل تعقیب، مجموع مربعات
  • پگاه خاوش، امین رمضانی*، سجاد ازگلی صفحات 8-12
    سیستم تهویه مطبوع خودرو یک بار اضافی به موتور خودرو تحمیل می کند که باعث افزایش مصرف سوخت و اتلاف آن می شود. بنابراین هر گونه بهینه سازی در عملکرد آن، تاثیر مستقیم بر کارایی خودرو و مصرف سوخت آن می گذارد. چند ورودی – چند خروجی بودن سیستم تهویه مطبوع و وجود محدودیت روی متغیرهای آن باعث شده که روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل روش موثری به حساب آید. تاکنون به طور وسیعی این روش کنترلی برای سیستم مذکور پیاده سازی شده است. در این مقاله یک روش کنترل پیش بین بر مبنای توابع اورتونرمال برای سیستم تهویه خودرو ارائه شده است; مدل سیستم با جا دادن انتگرال گیر تغییر یافته، در تابع هزینه تغییرات ورودی و خروجی ها جریمه شده اند و توابع مبنای اورتونرمال به ساختار کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل افزوده شده اند. در روش کنترلی ارائه شده نسبت به روش پیش بین مرسوم، هم عملکرد سیستم تهویه خودرو بهبود یافته هم به دلیل کاهش بار محاسباتی از زمان اجرای شبیه سازی ها کاسته شده است.
    کلیدواژگان: سیستم تهویه مطبوع خودرو، کنترل پیش بین مبتنی بر مدل، توابع اورتونرمال
  • محمدمهدی مردانی، مختار شاصادقی*، بهروز صفری نژادیان صفحات 13-19
    در این مقاله، پایداری سیستم های غیرخطی معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی (PDE) هذلولوی مرتبه اول مورد مطالعه قرار می گیرد. شرایط کافی جهت تحلیل پایداری مدل PDE فازی تاکاگی-سوگنو (TS) با استفاده از نظریه لیاپانف به صورت نامساوی های ماتریسی خطی وابسته به متغیر مستقل موقعیت (SVLMI) بدست می آیند. برای بررسی پایدارسازی نمایی سیستم غیرخطی PDE هذلولوی مرتبه اول، از تابع لیاپانوف فازی استفاده می شود. سپس، با ارائه اتحادهای ماتریسی خنثی، متغیرهای تصمیم گیری جدیدی به شکل ماتریس های متغیر با مکان در روند تحلیل پایداری معرفی می شوند. این متغیرهای تصمیم گیری درجات آزادی طراحی را افزایش داده و شرایطی با کاهش محافظه کاری فراهم می کنند. در ادامه، به منظور بهبود کارآیی، شروط کافی جهت مقید ساختن سیگنال کنترل در ساختار نامساوی های ماتریسی خطی متغیر با مکان ارائه خواهند شد. در نهایت، به منظور ارزیابی و مقایسه، روش پیشنهادی روی سیستم صنعتی شیمیایی راکتور جریان پلاگین (PFR) اعمال می شود.
  • محمدحسن آسمانی*، رامین وطنخواه، سجاد تقوایی صفحات 20-26
    سطح بالای گلوکز در خون که دیابت نامیده می شود می تواند صدمه به کلیه ها، چشم ها، قلب و غیره را افزایش دهد. در این مقاله، یک ساختار کنترلی فازی TS پس خور خروجی غیرپویای بدیع ارائه می شود تا به کمک آن سطح گلوکز خون را برای افراد دیابتی نوع 1 در سطوح از پیش تعیین شده و با استفاده از تزریق انسولین داخل وریدی تنظیم نمود. برای انجام این کار، از یک دسته معادلات دیفرانسیل تاخیردار برای مدلسازی سیستم متابولیک غدد درون ریز تنظیم گلوکز/انسولین خون استفاده می شود. سپس معادلات حاکم بر مدل گلوکز/انسولین خون با استفاده معادلات فازی TS تقریب زده شده و نهایتا کنترل کننده فازی TS پس خور خروجی غیرپویا برای این مدل TS طراحی می شود.
    کلیدواژگان: گلوکز خون، مدل متابولیزم گلوکز، انسولین، معالده دیفرانسیل تاخیردار، سیستم های فازی TS، کنترل کننده پس خور خروجی
  • امیر هوشنگ مزینان، شهرام دلخون اصل * صفحات 27-34
    به طور کلی، یکی از موضوعات مهم در سامانه توزیع توان، تامین کیفیت مناسب برای توان الکتریکی مصرف کننده ها می باشد. در این راستا تاکنون روش های متنوع علمی برای رسیدن به خواسته مذکور در محیط های صنعتی و همچنین آکادمیک صورت پذیرفته است. در شبکه های توزیع، حذف هارمونیک های ولتاژ و جریان الکتریکی شبکه با استفاده از فیلترهای فعال می تواند انجام شود. با این دیدگاه، تحقیق حاضر با هدف تضمین کیفیت توان در شبکه با استفاده از روش جدید فازی را مطرح کرده است که در فرایند طراحی فیلتر فعال به کاربرده شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده کارایی مطلوب روش پیشنهادی در حوزه تحقیق می باشد
    کلیدواژگان: سامانه توزیع، توان فعال سه فاز، روش کنترل فازی، هارمونیک
  • حامد کاظمی، علیرضا یزدی زاده* صفحات 35-41
    این مقاله بر اساس تخمین حالت, روش جدیدی برای تشخیص عیب پلنت و یا محرک در رده ای از سیستم های غیرخطی که مدل دینامیکی غیرخطی توربین گازی را نمایش می دهند, ارائه می نماید. یک رویتگر غیرخطی بهینه برای این سیستم بهینه طراحی می گردد. با استفاده از روش مستقیم لیاپانوف, اثبات می شود که این رویتگر نسبت به یک تابع کارایی که شامل بهره رویتگر و زمان همگرایی می باشد بهینه است. بهره رویتگر با استفاده از تخمین معادله همیلتون- ژاکوپین- بلمن HJB به دست می آید. تخمین یادشده با بهره گیری از شبکه عصبی برخط محقق می گردد. در واقع رویتگر بیان شده حالتهای سیستم را تخمین زده و عیب اعمال شده به آن را آشکار می نماید. رهیافت ارائه شده به منظور تخمین حالت و آشکارسازی عیب مدل توربین گازی که در معرض عیب دبی جرم کمپرسور قرار دارد پیاده سازی می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش تشخیص عیب ارائه شده رهیافت قابل قبولی در تشخیص توربین گازی می باشد.
    کلیدواژگان: تشخیص عیب، تخمین حالت بهینه، توربین گازی، طراحی رویتگر بهینه، شبکه عصبی
|
  • Somaei Dadashi Arani, Ali Moarefianpoor * Pages 1-7
    In this paper, tracking control synthesis problem for nonlinear polynomial discrete-time systems are studied. Proposed controller drives the plant such that the state vector of the plant follows those of a stable reference model. The objective is to design a controller such that the energy gains from the exogenous signals that are the reference signal and the state vector of the reference model, to the tracking error to be less or equal to prescribe thresholds. The main difficulty in the problem of designing tracking nonlinear discrete-time control law for the polynomial discrete time systems is that in general this problem may not be formulated as a convex problem. With proper selection of Lyapunov function and based on Lyapunov theory and by using sum of square approach, sufficient conditions for existence of controller are presented in terms of a feasibility SOS programming problem that can be solved using numerical solvers such as SOSTOOLS. Finally, the performance of proposed approach will be shown using the simulation of several examples.
    Keywords: nonlinear Control, polynomial discrete-time systems, tracking control, sum of square (SOS)
  • Pegah Khavash, Amin Ramezani *, Sadjaad Ozgoli Pages 8-12
    Air conditioning system (A/C) of the car imposes an additional load on the engine, increasing fuel consumption and losses. Therefore, any improvement in its performance has a direct impact on vehicle performance and fuel consumption. The automotive A/C system is a Multi Input- Multi Output (MIMO) plant and There are constraints on its variables So the method of Model Predictive Control (MPC) as an effective method. So far the MPC method is implemented largely for this system. In this paper a predictive control method based on orthonormal functions is provided for automotive air conditioning system. System's model has been changed with an embedded integrator, inputs and outputs changes are highly penalized in cost function and Laguerre orthonormal basis functions are added in MPC's structure and it will be shown that in the proposed control method compared to the conventional MPC method, the automotive air conditioning system performance has been improved and because of reduced computational load the runtime of simulations implementation has been reduced.
    Keywords: Automotive air conditioning system, Model Predictive Controller, Orthonormal functions
  • Mohammad Mehdi Mardani, Mokhtar Shasadeghi *, Behrouz Safarinejadian Pages 13-19
    In this paper, the stability problem of nonlinear first order hyperbolic partial differential equations (PDE) systems is investigated. Based on Lyapunov stability theorem, the sufficient conditions to guarantee the stability of Takagi-Sugeno (TS) fuzzy hyperbolic PDE model are achieved in terms of spatially varying linear matrix inequalities (SVLMI). To investigate the exponentially stabilization of nonlinear first order hyperbolic PDE systems, a fuzzy Lyapunov function is considered. Then, some new space varying slack matrices are introduced to conduct the stability analysis. The proposed stability conditions are more relaxed than the newly published one. Furthermore, the problem of applying some constraints on control input is studied through this paper. Hence, the performance of the controller is improved in the proposed approach. Finally, in order to evaluate the validity of the proposed approach, a practical application of nonisothermal plug flow reactor (PFR) is considered.
    Keywords: First order hyperbolic PDE systems, TS fuzzy PDE model, Fuzzy Lyapunov function, Slack matrices, Space varying LMI
  • Mohammad Hasan Asemani *, Ramin Vatankhah, Sajad Taghvaei Pages 20-26
    High blood glucose levels in the body named diabetes can increase damage in kidneys, eyes, heart and etc. In this investigation, a novel TS fuzzy static output feedback control structure is proposed to regulate the blood glucose level in the pre-defined desired values for type 1 diabetes using exogenous intra-venous insulin delivery rate. To this end, a nonlinear delay differential equation framework is considered to model the blood glucose/insulin endocrine metabolic regulatory system. The governing equations of the blood glucose/insulin model are approximated by a TS fuzzy model and then the proposed static output feedback controller is designed for this TS model.
    Keywords: Blood glucose, Glucose-insulin metabolism model, Delay differential equation, TS fuzzy systems, Output feedback controller
  • Amir Houshang Mazinan, Shahram Delkhoon-Asl* Pages 27-34
    One of the most important cases in the power distribution system is to prepare a good quality of the electrical power for consumers, in general. A number of different methods to reach the better quality of the electricity are investigated in academic and industrial environments. In the distribution networks, active filters have the merit to prevent the harmonies, existed in the electrical voltage and corresponding current signals. In a word, the research proposed here is to guarantee the better quality of three-phase active power through fuzzy-based approach that is being used in the designing process of the active filter in controlling procedures. The results of the simulation programs confirm the desirable performance of the proposed control approach, obviously.
    Keywords: Index Terms— Distribution system, three – phase active power, fuzzy-based control approach, harmonic
  • Hamed Kazemi, Alireza Yazdizadeh * Pages 35-41
    This paper presents a new scheme based on state estimation to diagnosis an actuator or plant fault in a class of nonlinear systems that represent the nonlinear dynamic model of gas turbine engine. An optimal nonlinear observer is designed for the nonlinear system. By utilizing Lyapunov's direct method, the observer is proved to be optimal with respect to a performance function, including the magnitude of the observer gain and the convergence time. The observer gain is obtained by using approximation of Hamilton -Jacobi -Bellman (HJB) equation. The approximation is determined via an online trained neural network (NN). Using the proposed observer, the system states and the fault signal can be estimated and diagnosed, respectively. The proposed approach is implemented for state estimation and fault detection of a gas turbine model subject to compressor mass flow fault. The simulation results illustrate that the proposed fault detection scheme is a promising tool for the gas turbine diagnostics.
    Keywords: Fault Diagnosis, Optimal State Estimation, Gas Turbine Engine, Nonlinear Observer Design, Neural Network