فهرست مطالب

  • سال دوازدهم شماره 1 (بهار 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/03/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • روزبه سلیمی طاری، علی معرفیان پور* صفحات 1-11
    در این مقاله قانون کنترل تعقیب برای کلاسی از سیستم های فازی چندجمله ای طراحی می شود. قانون کنترل از دو بخش رویتگر و فیدبک حالت تشکیل شده است. با استفاده از یک رویتگر فازی چندجمله ای، بردار حالت سیستم تخمین زده می شود و بهره فیدبک چندجمله ای، از بردار حالت تخمین زده شده برای تحقق قانون کنترل استفاده می کند. قانون کنترل فازی چندجمله ای، بردار حالت فرایند را به تعقیب از بردار حالت یک مدل مرجع پایدار تحت شاخص نرم بینهایت وادار می کند. شرایط کافی برای تعیین پارامترهای قانون کنترل در قالب یک برنامه مجموع مربعات ارائه خواهد شد. برای نشان دادن کارایی روش ارائه شده طراحی قانون کنترل و شبیه سازی در قالب چند مثال انجام می شود.
    کلیدواژگان: سیستم های فازی چندجمله ای، قانون کنترل تعقیب، رویتگر چندجمله ای، بهره فیدبک چندجمله ای، شاخص نرم بی نهایت، مجموع مربعات
  • هادی غلامی، طاهره بینازاده* صفحات 13-24
    در این مقاله سیستم ها ی دینامیکی با توابع غیرخطی لیپ شیتز یک طرفه در حضور تاخیر زمانی و ترم های نامعلوم ناشی از عدم قطعیت های مدل و اغتشاشات خارجی مورد مطالعه قرار می گیرند. شرط لیپ شیتز یک طرفه نسبت به شرط متداول و مرسوم لیپ شیتز محافظه کاری کمتری داشته و دسته وسیع تری از توابع غیر خطی را شامل می شود. هدف از این مقاله، طراحی کنترل کننده فیدبک حالت برای سیستم مذکور است به نحوی که پایداری مقاوم و زمان محدود متغیر های حالت سیستم حلقه بسته تضمین شود. برای این منظور، بر اساس رویکرد لیاپانوفی در آنالیز پایداری سیستم های تاخیری، تابعک لیاپانوف-کراسوفسکی مناسب برای سیستم تاخیری مذکور، انتخاب گردیده و شرایط کافی جهت پایدارسازی زمان محدود مقاوم بر اساس نامساوی های ماتریسی خطی بیان شده است. همچنین از حل نامساوی های ماتریسی استخراج شده، بهره فیدبک حالت محاسبه گردیده است. در پایان نیز مثالهای عددی و شبیه سازی هایی برای نشان دادن کارایی روش پیشنهادی ارائه شده است. همچنین نشان داده شده است که قضیه ارائه شده در این مقاله دارای محافظه کاری کمتری بوده و محدوده عملکردی وسیعتری را شامل می شود.
    کلیدواژگان: پایداری زمان محدود، سیستم های تاخیری، سیستم های لیپ شیتز یک طرفه، کنترل کننده مقاوم
  • علی راهدان، حسین بلندی، مصطفی عابدی* صفحات 25-37
    حسگر مغناطیسی یکی از حسگرهای مهم مورد استفاده در سیستم تعیین وکنترل وضعیت ماهواره است. با توجه به بروز خطاهای مختلف در هنگام جدا شدن ماهواره از ماهواره بر و همچنین هنگام چرخش ماهواره در مدار، لازم است پارامترهای این حسگر به شکل روی برد دوباره اصلاح گردد. برای این منظور در این مقاله راهکارهایی برای استخراج پارامترهای حسگر ارائه شده است که در آنها نیاز به دانستن وضعیت لحظه ای ماهواره نمی باشد. در این راستا ابتدا یک مدل از حسگر مغناطیسی ارائه شده که بر خلاف مدل های مرسوم شامل اثر غیرخطی، اثر هیسترزیس، اثر کوانتیزه کردن داده ها، اثر نفوذپذیری و خطای نصب است. در ادامه به منظور کالیبراسیون روی برد حسگر، ساختارهای سری دو مرحله ای خارج از خط و برخط پیشنهاد شده است. در حالت خارج از خط، از ترکیب دو الگوریتم پاسخ متمرکز و لونبرگ مارکارد استفاده شده است و در حالت برخط دو الگوریتم مبتنی بر فیلتر کالمن توسعه یافته و خنثی پیشنهاد گردیده است. با استفاده از راهکارهای معرفی شده می توان انواع خطاهای حسگر شامل بایاس، ضریب مقیاس و خطای نصب را بطور همزمان تعیین نمود و دقت کالیبراسیون را در قیاس با کارهای مشابه بهبود بخشید. نتایج شبیه سازی روی یک ماهواره نزدیک به زمین نشان می دهد که این دو روش پارامترهای حسگر را با دقت قابل قبول استخراج می کنند. بر این اساس، رویکرد مبتنی بر پاسخ متمرکز هر چند دارای زمان محاسبات و همگرایی کوتاه تر در قیاس با روش های برخط دارا می باشد اما دارای دقت کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: حسگر مغناطیسی، ماهواره، فیلتر کالمن دو مرحله ای، الگوریتم لونبرگ مارکاد
  • فاطمه سادات آبادیان زاده، ولی درهمی*، مهدی رضاییان صفحات 39-52
    درکنترل بینامبنا ربات از اطلاعات استخراج شده از حسگر بصری برای کنترل حرکت ربات استفاده می شود. در روش های سنتی کنترل بینامبنا، مدل ربات و مدل دوربین مورد نیاز است. به دست آوردن این مدل ها زمان بر و گاهی اوقات غیرممکن است. بنابراین در تحقیقات اخیر از روش های هوشمند برای مقابله با این چالش استفاده می شود. در این پژوهش ابتدا از یک کنترل گر فازی ترکیبی برای کنترل بازوی ربات استفاده شده است. ورودی های بصری کنترل گر از طریق کینکت حاصل می شود و خروجی کنترل گر میزان چرخش زاویه موتورهای مفاصل ربات از موقعیت فعلی آن ها است. کنترل گر ترکیبی شامل دو کنترل گر می باشد. کنترل گر اول بر پایه مدل فازی معکوس است که تقریبی از مدل واقعی معکوس سیستم، با استفاده از داده های جمع آوری شده است. به منظور افزایش دقت، یک کنترل گر خبره فازی برای وقتی که موقعیت مجری نهایی نزدیک هدف است، طراحی شده است. از آنجا که تعیین دقیق پارامترهای کنترل گر خبره فازی ممکن نیست، همچنین به منظور تطبیق پذیری کنترل گر در برابر تغییرات جزیی در محیط کار، از معماری عملگر- نقاد که از جمله روش های یادگیری تقویتی است برای تنظیم پارامترهای آن استفاده شده است. کنترل گر ارائه شده بر روی بازوی ربات ARM_6AX18 پیاده سازی شده است. نتایج آزمایش های عملی نشان می دهد که با استفاده از روش ارائه شده، مجری نهایی به موقعیت هدف از پیش تعیین شده با دقت خوبی می رسد.
    کلیدواژگان: کنترل بینامبنا، سیستم فازی، مدل معکوس فازی، بازوی ربات، یادگیری تقویتی، عملگر-نقاد
  • ابولفتح نیک رنجبر*، نیما ولدبیگی صفحات 53-67
    رویکرد کنترل مبتنی بر رگرسور، از رویکردهای رایج حوزه کنترل سیستم های غیرخطی است که به حوزه کنترل ربات های سیار نیز توسعه یافته است. بازنویسی مدل فرآیند در قالب ماتریس رگرسور با نایقینی ها جهت برپایی قاعده کنترل در این رویکرد، نیازمند آگاهی از ساختار دینامیکی سیستم است. بدیهی است پارامتری سازی فرآیند از مشکلات اصلی این رویکرد کنترلی محسوب می شود که موجب توسعه راهبردهای فاقد رگرسور شده است. اصول طراحی کنترل کننده در رویکرد تقریب توابع، بر پایه تخمین مناسب دینامیک ناشناخته فرآیند با استفاده از تقریب فوریه توابع متعامد استوار است. در این پژوهش کنترل ردیاب دینامیک ربات سیار غیرهولونومیک بر اساس رهیافت فاقد رگرسور بصورت روشمند ارائه شده است. دینامیک ربات با استفاده از تقریب سری فوریه و بهره گیری از مجموعه متنوعی از توابع متعامد نمونه از جمله بسل، لگوئر، چبیشف و لژاندر به عنوان توابع پایه، تخمین زده شده است. دینامیک سیستم تقریبی با رعایت الزامات پایداری، بطور مستقیم در طراحی کنترل کننده تطبیقی ردیاب مسیر ربات سیار مورد استفاده قرار گرفته ‏است. نتایج حاصل، با سه رویکرد کنترل دینامیک معکوس، کنترل تطبیقی دینامیک معکوس و کنترل تطبیقی غیرفعال مقایسه و کیفیت عملکرد مطلوب و قابل توجه آن ارائه شده است.
    کلیدواژگان: کنترل تطبیقی، کنترل تقریب توابع، ربات سیار غیرهولونومیک، فاقد رگرسور
  • طاهره جهانپور، سید محمد بزرگ* صفحات 69-80
    این مقاله به دو موضوع پایدارسازی وسایل ابر حفره ساز در مود عمق و تخمین متغیرهای حالت برای اجرای کنترل کننده طراحی شده می پردازد. ابتدا با بهره گیری از تئوری خطی سازی با پسخور، مدل غیرخطی، خطی سازی و سپس برای پایدار کردن مدل کنترل کننده ایی بر مبنای روش LQR طراحی شده است. این روش نیاز به پسخور همه متغیرهای حالت دارد، در حالی که در عمل، اندازه گیری همه متغیرهای حالت ممکن نیست و لازمست داده های حسگرهای موجود با خروجی های مدل سیستم ترکیب کرد تا به تخمینی قابل قبول از مقدار متغیرهای حالت سیستم دست یافت. در این مقاله با ترکیب خروجی های مدل و داده های حسگرها با استفاده از فیلترهای EKF و UKF به تخمین متغیرهای حالت وسیله و استفاده از آنها در کنترل بهینه حرکت وسیله در مود عمق پرداخته شده است. در شبیه سازی های انجام شده با مدل غیرخطی سیستم نشان داده شده است که دو فیلتر توانایی تخمین مناسب متغیرهای حالت به منظور پایدارسازی سیستم و رد اغتشاشات را دارد و هر یک از فیلترها در تخمین برخی از متغیرها بهتر عمل می کنند. در شبیه سازی عملکرد کنترل کننده های طراحی شده، نکات عملی مانند اشباع شدن عمل کننده ها و نحوه جبران آنها در نظر گرفته شده وتوانایی کنترل کننده در پایدارسازی وسیله نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: روش تنظیم کننده خطی مجذوری، وسایل ابرحفره ساز، UKF، EKF
|
  • Roozbeh Salimi Tari, Ali Moarefianpour * Pages 1-11
    In this paper tracking control law design for a class of polynomial fuzzy systems is considered. The control law consists of an observer and a state feedback. A polynomial fuzzy observer estimates the state vector of the plant, and then the estimated state vector is employed by a polynomial feedback gain to fulfill the control law. The polynomial fuzzy control law leads the state vector of the plant to track the state vector of a stable reference model subject to an performance. Sufficient conditions for determination of the control law parameters will be presented in the form of an SOS program. Additionally simulation results are presented to show the merits of the proposed control design approach.
    Keywords: Polynomial fuzzy systems, tracking control law, polynomial observer, polynomial feedback gain, H-? performance, sum of squares (SOS)
  • Hadi Gholami, Tahereh Binazadeh* Pages 13-24
    This article studies dynamical systems with one-sided Lipchitz nonlinear functions in the presence of time-delay and unknown terms due to model uncertainties and external disturbances. The one-sided Lipchitz condition is less conservatism with respect to well-known Lipchitz condition and includes a wider class of nonlinear functions. The goal of this paper is design of state feedback controller for the considered system which guarantees the robust and finite time stability of the state variables of the closed-loop system. For this purpose, based on the Lyapunov approach in stability analysis of time-delay systems; the appropriate Lyapunov-Krasovskii functional is selected and the sufficient conditions for robust finite-time stabilization are given based on linear matrix inequalities. The feedback gain is also calculated by solving the obtained matrix inequalities. Finally, numerical examples and simulations are given to show the performance of the proposed method. Additionally, it is shown that the proposed theorem has been less conservative and its functional range is wider.
    Keywords: Finite-time stability, time-delay systems, one-sided Lipchitz systems, robust controller
  • Ali Rahdan, Hossein Bolandi, Mostafa Abedi * Pages 25-37
    Magnetometer is one of the most important sensors used in the satellite attitude determination and control system. Due to occurrence of various errors when the satellite is separated from the launcher and also during its rotation in the orbit, it is necessary to re-adjust onboard the sensor parameters. For this purpose, some solutions are proposed in this paper in which the satellite current attitude is not required. In this regard, first a magnetometer model is presented that despite conventional models; it includes nonlinearity, hysteresis and data quantization effects, permeability and installation error. Then, for sensor onboard calibration purposes, two stages-offline and two-stage online series structures are suggested. In the offline case, the centered solution and Levenberg Marquardt methods have been integrated. Also, the extended and unscented Kalman filters are integrated for online case. Utilizing the suggested algorithms, different errors including bias, scale factor and installation errors are simultaneously determined and also the accuracy is improved compared to the similar works. The simulation results for a Leo satellite show that the sensor parameters are derived with acceptable accuracy. Accordingly, it will be illustrated that the centered solution method has lower computational load and shorter time convergence, but it has lower accuracy with respect to online methodology.
    Keywords: Magnetometer, satellite, two-stage Kalman filter, Levenberg Marquardt
  • Fatemeh Abadianzadeh, Vali Derhami *, Mehdi Rezaeain Pages 39-52
    Vision-based robot control is a method to motion control of a robot using information extracted from visual sensors. In traditional approaches, a model of robot and camera are needed. Obtaining these models are time consuming and sometimes impossible. Recently, intelligent methods are used to cope the above challenges. In this paper, a hybrid fuzzy controller is proposed to control a robot manipulator. Visual inputs of the controller are provided by Kinect and outputs are the rotation of joints motors. The hybrid controller contains two controllers. The first controller in based on fuzzy inverse model which approximates real inverse model of robot using gathered data. In order to increase accuracy, a fuzzy expert controller is designed and it is used when the end-effector is in the predefined near-goal area. Since determining exact value of the fuzzy expert controller parameters is impossible, in addition to make system adaptive with small changes in the environment, actor-critic architecture is used. This architecture is a well known continuous reinforcement learning methods. The proposed method is applied to control a real robot manipulator (ARM_6AX18). Experimental results show that using the proposed method in practice, the end-effector reaches from any random start position to the goal position with a good accuracy in robot workspace.
    Keywords: Visual servoing, Fuzzy systems, Fuzzy inverse model, Robot manipulator, Reinforcment learning, Actor-critic
  • Abolfath Nikranjbar Dr *, Nima Valadbeyghi Pages 53-67
    Control methods based on regressor matrix and vector of uncertain variables, are the common approaches in control of nonlinear systems that are successfully extended to mobile robot control applications. To establish the controller in regressor based approaches, rewriting the process model in the parameterized form of regressor with uncertainties is essential. Evidently, this main drawback became a motivation for development of the regressor free control strategies. Controller design principle of the regressor free approaches are based on good estimation of the unknown dynamics by function approximation techniques (FAT). In this study, the systematic trajectory-tracking dynamic control design of nonholonomic mobile robot using (FAT) approach is illustrated. The robot dynamics is estimated using Fourier series approximation using variety of orthogonal basis functions such as Bessel, Laguerre, Chebyshev, and Legendre orthogonal basis functions. The function approximated dynamic of the system compliance with stability requirements is directly used in trajectory tracking control design of nonholonomic mobile robot. The results of the proposed method is compared with the inverse dynamic control method, two main regressor based adaptive inverse dynamics, and passivity based adaptive control approaches. The impressive quality of the performance of FAT based control algorithm is presented.
    Keywords: Adaptive control, Function approximation control, Nonholonomic mobile robot, Regressor-free
  • Tahera Jahanpoor, Mohammad Bozorg * Pages 69-80
    In this paper, two main subjects are dealt with: stabilization of supercavitating vehicles in depth mode and estimating the state variables of the vehicle in order to control the vehicle in this mode. Using the feedback linearization method, the model of the system is linearized and a linear quadratic regulator is designed for the system to stabilize it. This method needs to feedback all states of the system, while measuring all the states is practically infeasible. Then, it is needed to estimate some of the states using the model of the system and the sensor measurements. This is performed here using two well-known filters of EKF and UKF. Through simulations, it is shown that both filters can estimate the states of the system in the depth mode, stabilize the vehicle in this mode and reject the disturbances. It is observed that each filter can estimate some of the states more accurately. In simulations, the performances of the designed controllers are examined, practical issues like actuator saturation are taken into account and the ability of the controllers to stabilize the vehicle is demonstrated.
    Keywords: Linear Quadratic Regulator, Supercavitating Vehicle, EKF, UKF