فهرست مطالب

کنترل - سال سیزدهم شماره 2 (تابستان 1398)

مجله کنترل
سال سیزدهم شماره 2 (تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/07/09
  • تعداد عناوین: 7
|
  • هادی صباغی کندری، علی کارساز* صفحات 1-12

    سیستم های توانبخشی نظیر عملگرهای الاستیکی سری چرخشی باید بتوانند گشتاور دقیق مطلوب را تولید کنند. این مقاله به منظور توانبخشی در مفصل زانوی افراد معلول، به موضوع کنترل یک عملگر الاستیکی سری چرخشی پرداخته تا بتواند یک حرکت نرم در قدم زنی افراد را فراهم نماید. این عمگرها دارای مقاومت غیرخطی ذاتی و نیز با عدم قطعیت های دینامیک مدل روبرو بوده که چالش هایی در برابرکنترل دقیق آنها به وجود می آورند.  به منظور کنترل دقیق این عملگرها، کنترل کننده علاوه بر کنترل گشتاور خروجی، می باید در برابر تغییرات پارامترها نیز مقاوم باشد. در این مقاله یک کنترل کننده مقاوم مبتنی بر نگرش بهینه طوری طراحی شده است که علاوه بر ارتقای عملکرد کنترلی در برابر عدم قطعیت ها نیز مقاوم باشد. مقایسه خروجی سیستم حلقه بسته با اعمال روش پیشنهادی نسبت به روش های مرسوم نظیر کنترل کننده مدلغزشی و کنترل کننده مدلغزشی-تطبیقی، به کمک شبیه سازی صورت گرفته است.

    کلیدواژگان: توانبخشی، کنترل بهینه، کنترل مقاوم، عدم قطعیت پارامتری
  • مجید مرادی زیرکوهی*، سعید خراشادی زاده صفحات 13-21

    موتورهای القایی با دینامیک غیرخطی، در خصوص اندازه، وزن، اینرسی موتور، حداکثر سرعت، راندمان و هزینه نسبت به ماشین های جریان مستقیم برتری دارند و از این رو کنترل آنها حائز اهمیت است. کنترل مد لغزشی به دلیل مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های مدل و اغتشاش خارجی و نیز سادگی در پیاده سازی، یکی از شیوه های موثر کنترل سیستم های غیرخطی می باشد. در این مقاله، هدف طراحی کنترل کننده فازی- لغزشی برای کنترل موقعیت موتور القایی با در نظر گرفتن مسئله پایداری و در نظر گرفتن عدم قطعیت های پارامتری و غیر پارامتری است. در واقع در این روش به منظور افزایش عملکرد سیستم کنترل و بهبود ردگیری، با در نظر گرفتن تابع لیاپانوف مناسب سطح لغزش بصورت تطبیقی در نظر گرفته می شود و متناسب با تغییرات سطح لغزش تغییر می کند. اینکار باعت می شود که سیستم در فاز رسیدن به سطح لغزش به تغییرات پارامتری و اغتشاش حساس نباشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد روش کنترلی پیشنهادی در مواجه با عدم قطعیت های پارامتری و غیر پارامتری در ردگیری ورودی های ثابت و متغیر با زمان عملکرد خوبی دارد. علاوه بر این در مقایسه با روش بازگشت به عقب عملکرد بهتر کنترل کننده پیشنهادی از نقطه نظر سادگی طراحی و ردگیری مشهود است.

    کلیدواژگان: کنترل موتور القایی، کنترل مد لغزشی، پایداری، کنترل موقعیت
  • طاهره بینازاده*، مجید بهمنی صفحات 23-32

    در این مقاله طراحی کنترل کننده مقاوم فیدبک خروجی با در نظر گرفتن اشباع محرک مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از رویتگر مقاوم مدلغزشی بهره بزرگ جهت تخمین متغیرهای حالت استفاده شده است. همچنین از تلفیق قوانین کنترلی فیدبک غیرخطی مرکب (CNF) و مد لغزشی انتگرالی (ISM) جهت ردیابی مقاوم خروجی استفاده شده است. این کنترل کننده از دو بخش تشکیل شده است که بخش CNF به منظور بهبود پاسخ گذرا و بخش ISM به منظور حذف تاثیر نایقینی های ناشی از عدم قطعیت های پارامتری و اغتشاشات خارجی لحاظ گردیده است. دو مسئله مهم در این مقاله در نظر گرفتن اشباع محرک و طراحی قانون کنترلی مبتنی بر رویتگر می باشد. همچنین قضیه ای ارائه گردیده و اثبات شده است که چنانچه اشباع محرک واقع گردد، سیستم حلقه بسته همچنان پایدار می ماند و خروجی به صورت مجانبی ورودی مرجع پله ای را دنبال خواهد کرد. در پایان به منظور نشان دادن کارایی رویکرد کنترلی مطرح شده، روش مذکور به سیستم کنترل یاو هلیکوپتر اعمال شده است و نتایج شبیه سازی نیز ارائه گردیده است که موید دستاوردهای تئوری مقاله می باشد.

    کلیدواژگان: رویتگر مدلغزشی، اشباع محرک، کنترل مقاوم، مد لغزشی انتگرالی، فیدبک غیرخطی مرکب
  • احسان خلیلی*، جعفر قیصری، محمد دانش صفحات 33-42

    در این مقاله به طراحی یک سیستم کنترلی برای دورزدن خودکار خودرو پرداخته می شود. در ابتدا اطلاعات حاصل از بررسی آیین نامه ها و قوانین راهنمایی و رانندگی و نیز تحقیقات انجام شده ازآموزشگاه ها و پلیس راهنمایی و رانندگی در این خصوص جمع بندی و ارائه می گردد. سپس نتایج آزمایش های تجربی سیستم دورزدن بر روی خودروی واقعی در خیابان های با عرض مختلف ارائه و بررسی می شود. پس از آن، مسیرهای مناسب دورزدن خودکار خودرو با در نظرگرفتن محدودیت های غیرهولونومیک خودرو طراحی می شود. در نهایت کنترل کننده مد لغزشی مناسب برای کنترل سیستم دورزدن خودرو طراحی می گردد. طراحی سیستم فازی تصمیم گیری حرکت خودرو در هنگام دورزدن نیز نوآوری مهم صورت گرفته در این مقاله می باشد. جهت تایید صحت طراحی های صورت گرفته با نتایج عملی، یک ربات شبه خودرو بر اساس ابعاد در مقیاس کوچکتر یک خودروی واقعی طراحی و ساخته شده و سیستم دورزدن خودکار بر روی آن پیاده سازی گردیده است. مقایسه نتایج شبیه سازی و پیاده سازی صورت گرفته بر روی ربات شبه خودرو نشان از کارآمدی و دقت مناسب سیستم کنترلی طراحی شده دارد.

    کلیدواژگان: سیستم های حمل و نقل هوشمند، کنترل کننده مد لغزشی، سیستم دورزدن خودرو، ربات شبه خودرو
  • رسول اصغری، سیدبابک مظفری*، تورج امرایی صفحات 43-52

    تاخیر ناشی از شبکه مخابراتی در انتقال سیگنال های سیستم اندازه گیری ابعاد وسیع می تواند سیستم کنترل میرایی نوسان توان را با مشکل مواجه می سازد. یکی از مسائل مهم، مربوط به ضعف کنترل کننده های تکمیلی در برابر تاخیر است که عملکرد میراسازی ادواتی مثل SVC را محدود می کنند. در این مقاله به عنوان یک راه حل کنترل کننده ای پیشنهاد می شود که بر اساس اثر مثبت تاخیر بر پایداری طراحی شده است. این کنترل کننده خروجی خود را با مقداری تاخیر به ورودی SVC اعمال می کند. برای تعیین مقادیر تاخیر و پارامترهای کنترل کننده در مرحله طراحی، الگوریتمی با رویکرد کمینه سازی مولفه حقیقی راست ترین مقدار ویژه پیشنهاد شده است. تحلیل پایداری سیستم کنترل با ابزار مقدار ویژه انجام شده است. برای ارزیابی صحت عملکرد کنترل پیشنهادی و امکان سنجی پایداری از یک سیستم قدرت چهار ماشینه جهت انجام شبیه سازی های مختلف استفاده شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که کنترل کننده طراحی شده در گستره وسیعی از تاخیرهای سیستم اندازه گیری ابعاد وسیع عملکرد میراسازی SVC را محدود نمی کند.

    کلیدواژگان: پایداری در اثر تاخیر، معادلات جبری دیفرانسیلی تاخیری، حریم افقی طیفی، طرح های میرایی ابعاد وسیع
  • محمود حسن پور دهنوی*، سید کمال حسینی ثانی صفحات 53-66

    در این مقاله نوع جدیدی از شبکه های عصبی به نام ماشین های بردار پشتیبان حداقل مربعات که در سال های اخیر به منظور شناسایی سیستم های غیرخطی مورد توجه زیادی قرار گرفته اند، جهت شناسایی سیستم موتور DC با مشخصه غیرخطی ناحیه مرده به کارگرفته شده است. سیستم شناسایی شده پس از خطی سازی در هر واحد زمانی به صورت روی خط اطلاعات مدل را در اختیار کنترل کننده پیش بین موقعیت و سرعت به منظور دنبال کردن مسیر مطلوب موقعیت و سرعت قرار می دهد. در روش پیشنهادی حلقه های کنترل گشتاور، سرعت و موقعیت به صورت کاملا خودکار و براساس مدل شناسایی شده بسته می شوند. روش پیشنهادی برروی سرودرایور ساخته شده پیاده سازی شده  است و نتایج عملی ترسیم و تحلیل شده اند. مزیت بزرگ این روش عدم نیاز به تنظیم پارامترهای کنترل کننده های جریان، سرعت و موقعیت می باشد. شناسایی روی خط سیستم امکان دنبال کردن تغییرات دینامیکی فرآیند را فراهم می-نماید. علاوه برآن ساختار پیشنهادی توانایی غلبه بر اصطکاک کولمب به ویژه در سرعت های پایین را دارا بوده و قادر است گشتاور، سرعت و موقعیت  موتور DC مغناطیس دائم را به طور دقیقی کنترل نماید.

    کلیدواژگان: ماشین های بردار پشتیبان حداقل مربعات، کنترل کننده پیش بین تعمیم یافته، کنترل کننده سری، شناسایی روی خط، مشخصه غیرخطی ناحیه مرده
  • علی اصغری، سعید نصراللهی، نعمت الله قهرمانی* صفحات 67-80

    در این مقاله، پیاده سازی الگوریتم تخمین زاویه و سرعت زاویه ای غلت پرتابه های با سرعت بالا با استفاده از تلفیق خروجی شتاب سنج های ممز ارائه می شود. دلیل استفاده از شتاب سنج ها، خطای زیاد ژیروسکوپ های ممز در سرعت های بالا و دقت پایین مگنومترها به دلیل وجود میدانهای مغناطیسی غیر از زمین و اثرات آهن نرم و سخت است. بعد از تشریح الگوریتم ارائه شده، نحوه پیاده سازی تشریح می شود. در پیاده سازی از یک موتور الکتریکی برای شبیه سازی حرکت غلت پرتابه استفاده می شود. از دو شتاب سنج ممز نیز برای اندازه گیری سرعت و شتاب زاویه ای استفاده شده است. دو سناریوی سرعت ثابت و متغیر در دو حالت هم زمان و ناهم زمان بررسی شده است. برای تخمین سرعت زاویه ای غلت از دو تخمینگر فیلتر کالمن تعمیم یافته و فیلتر کالمن تعمیم یافته تطبیقی استفاده شده است. در انتها نتایج به دست آمده از این دو تخمینگر برای سرعت زاویه ای غلت و زاویه غلت با هم مقایسه شده است که نتایج، نشان دهنده عملکرد بهتر تخمینگر تطبیقی است.

    کلیدواژگان: کانال غلت، فیلتر کالمن، فیلتر تطبیقی، حسگر شتاب سنج ممز، تلفیق اطلاعات
|
  • Hadi Sabbaghi Kondori, Ali Karsaz* Pages 1-12

    Rehabilitation and assistive systems such as rotary series elastic actuators (RSEA) should provide the desired torque precisely. In this paper, to improve the life quality of those who suffer from weak knees, the control problem of a rotary series elastic actuator (RSEA) has been studied in order to generate soft human walking motion. These actuators produce the require torque, but the nonlinear resistive and inertia loads inherent in the actuators, set challenges to generate the desired torque accurately. The nonlinear resistive factors and uncertainties in plant dynamics which make the precise torque control difficult should be considered. In this paper, a robust controller based on an optimized control approach is designed to enhance control performance and provide the robustness for modeling uncertainties. The simulation is used to compare the output results of the proposed algorithm with the conventional methods such as sliding mode and adaptive-sliding mode controllers.

    Keywords: Rehabilitation, Optimum control, Robust control, Uncertainty of parameter
  • Majid Moradi Zirkohi*, Saeed Khorashadizade Pages 13-21

    Induction motors with nonlinear dynamics are superior in terms of size, weight, motor inertia, maximum speed, efficiency, and cost than direct current machines, and hence their control is of great important. The main objective of this paper is to design a fuzzy sliding mode controller in order to control the position of the induction motor including parametric and non-parametric uncertainties by considering the stability issue. In fact, in this method, in order to increase the performance of the control system and to improve the tracking performance, a moving sliding surface is considered, in which it is adapted in accordance with the variations of the sliding surface. As a result, during the reaching phase, the system is not sensitive to parameter variations and external disturbances. Simulation results show that the proposed control method has good performance in the face of parametric and non-parametric uncertainties.

    Keywords: Induction motor control, Sliding mode, Stability, Position control
  • Tahereh Binazadeh*, Majid Bahmani Pages 23-32

    This paper studies the design of a robust output feedback controller subject to actuator saturation. For this purpose, a robust high-gain sliding mode observer is used to estimate the state variables. Moreover, the combination of Composite Nonlinear Feedback (CNF) and Integral Sliding Mode (ISM) controllers are used for robust output tracking. This controller consists of two parts, the CNF part which is taken into account to modify the transient responses and the ISM part which is implemented to reject the disturbances. The two important issues in this paper are: considering the actuator saturation and designing the robust observer-based control law. Moreover, a theorem is given and proved that guarantees even if the actuator saturation takes place, the closed-loop system is stable and the output asymptotically tracks the step reference input. Finally, in order to show the performance of the proposed controller, it is applied to the yaw control of a helicopter and the simulation results verify the theoretical results.

    Keywords: Sliding mode observer, actuator saturation, robust controller, integral sliding mode, composite nonlinear feedback
  • Ehsan Khalili*, Jafar Ghaisari, Mohammad Danesh Pages 33-42

    In this paper, a control system is designed for automatic car turning. At first, the necessary information of car turning that were collected from the traffic bylaw, car driving training centers and traffic police are explained. Then, car turning is studied experimentally on several streets with different widths. Afterward, a proper path is designed for the automatic car turning system considering traffic rules and nonholonomic constraint. Also, an appropriate sliding mode controller is designed and a novel fuzzy decision making system is proposed for the automatic car turning system. A car like mobile robot is designed and manufactured based on small scale parameters of a sedan car. Finally, the automatic car turning system is implemented on this car like mobile robot. Simulation and experimental results of the designed control system confirm the effectiveness of the proposed control system.

    Keywords: intelligent transportation system, sliding mode controller, automatic car turning, car like mobile robot
  • Rasool Asghari, S. Babak Mozafari*, Touraj Amraee Pages 43-52

    The delay associated with signal transmission through the wide-area measurement system reduces the functionality of the power oscillation damping control system. One of the important issues is the poor operation of the supplementary controller against delay existence, which limits the efficiency of damping of ancillary equipment, such as SVCs in a power system. This paper as a solution proposes a controller designed based on the stabilizing effect of delay. This controller applies to the SVC input the controlling signal with some delay. To determine the delay and controller parameters, an algorithm is proposed minimizing the rightmost real part of eigenvalues in the design stage. The stability analysis of the control system is performed with the eigenvalue tool. A four-machine power system is used to perform various simulations to assess the accuracy of the proposed control function and the feasibility of the proposed method. The simulation results show that the controller designed in a wide range of the measurement system delays, does not limit damping performance of SVC.

    Keywords: Stabilizing effect of delay, delay differential algebraic equations (DDAE), spectral abscissa (SA), and wide area damping schemes (WADS)
  • Mahmoud Hasanpour Dehnavi*, Seyed Kamal Hosseini Sani Pages 53-66

    In this paper a new type of neural networks known as Least Squares Support Vector Machines which gained a huge fame during the recent years for identification of nonlinear systems has been used to identify DC motor with nonlinear dead zone characteristics. The identified system after linearization in each time span, in an online manner provide the model data for Model Predictive Controller of position and speed in order to tracking the desired references trajectory. In this method all the cascaded controllers including current, speed and position has been automatically tuned based on the identified model. The offered method has been tested on the servo-drive made specifically for this purpose, and all the results are practically examined and analyzed. The biggest advantage of this method is the self-tuning behavior which insulates the user for tuning any of the controller’s parameters. The online identification of the system provides the possibility to keep track of the changes in dynamics of the system as well as tackling the coulomb’s friction specifically in low speeds with accurate controlling of the speed and position for DC motors.

    Keywords: Least Square Support Vector Machines, Generalized Predictive Control (GPC), Cascaded Controller, Online identification, Nonlinear dead zone characteristics
  • Ali Asghari, Saeed Nasrollahi, Nematollah Ghahremani* Pages 67-80

    In this paper, implementation of roll angle and angular velocity estimation algorithm for a high-speed projectile using the fusion of the accelerometers output data is proposed. The reason for the use of accelerometers instead of gyros and magnetometer is the high error of the MEMS gyroscope for high speed and the low accuracy of the magnetometer due to the presence of Non-Earth magnetic fields and the effects of hard and soft iron. After expression of the proposed algorithm, the implementation process is explained. In this process, an electric motor is used to simulate the projectile roll and two accelerometers are used to measure angular velocity and acceleration. Two constant and variable velocity scenarios have been investigated in both online and offline modes. Both extended Kalman Filter and adaptive extended Kalman filter estimators have been used to estimate the rolling angular velocity. Finally, the comparison of these two methods for the rolling angular velocity and roll angle, indicates a better performance for the adaptive estimator.

    Keywords: Roll chanell, Kalman filter, Adaptive filter, MEMS-based accelerometer sensor, Data fusion