فهرست مطالب

مجله کنترل
سال پانزدهم شماره 1 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/27
  • تعداد عناوین: 11
|
  • حسین اسراری، ایمان محمدزمان*، فیروز الله وردی زاده صفحات 1-19

    در این مقاله، رویکرد جدیدی در زمینه طراحی کنترل کننده پسخورد حالت زمان بندی بهره برای سیستم های خطی متغیر با پارامتر نامعین ارایه شده است. فرض بر این است که ماتریس های فضای حالت این سیستم ها، ترکیب خطی از پارامترهای زمان بندی نامعین هستند. همچنین فرض می شود نامعینی موجود از نوع نامعینی های پارامتری نامتغیر با زمان با بازه های مشخص است. حضور هم زمان مفاهیم زمان بندی بهره و نامعینی های نامتغیر با زمان، چالشی جدی به حساب می آید. زیرا فلسفه زمان بندی بهره، تغییرپذیری با زمان است. اما نامعینی های نامتغیر با زمان، نامعلوم و ثابت می باشند. به منظور مرتفع نمودن این چالش، قانون پسخورد حالت مقاومی پیشنهاد می شود که در برابر عدم قطعیت های نامتغیر با زمان، مقاوم است. در روش پیشنهادی، مقادیری دلخواه از بازه های تعریف شده برای نامعینی ها انتخاب شده است. اما الزاما مقادیر انتخاب شده با مقادیر صحیح، یکسان نمی باشد. در نتیجه، به منظور محاسبه کنترل کننده پیشنهادی، پارامترهای زمان بندی جدیدی ارایه شده است. در نهایت، اثبات رویکرد پیشنهادی بر اساس مفهوم لیاپانوف ارایه شده است. برای نمایش اثرگذاری کنترل کننده نهایی، روش پیشنهادی برای پایدارسازی نرخ غلتش یک رهگیر نوعی شبیه سازی می شود. همچنین، نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی در حضور ماژول INS (Inertial Navigation System) مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: سیستم های خطی متغیر با پارامتر، نامعینی های پارامتری نامتغیر با زمان، زمان بندی بهره، پسخورد حالت، نامساوی های خطی ماتریسی
  • نسرین کلامیان، حمید خالوزاده*، موسی آیتی صفحات 21-34

    ویروس نقص ایمنی بدن با حمله به لنفوسیت های CD4+T موجب کاهش توان مقابله سیستم ایمنی میزبان در برابر انواع بیماری ها می شود. در مدل سازی رفتار این بیماری، تعداد لنفوسیت های CD4+T که می تواند معیاری از وخامت بیماری باشد به عنوان خروجی در نظر گرفته می شود. اما در عمل اندازه گیری منظم تعداد این لنفوسیت ها امکان پذیر نیست و آنها با فواصلی متغیر و بزرگتر از زمان نمونه برداری در دسترس هستند. در این مقاله رویتگر ضربه ای وابسته به حالت برای تخمین حالت های ویروس HIV طراحی شده است. در مدل سازی رفتار این بیماری از معادله دیفرانسیل غیرخطی تاخیردار با در نظر گرفتن تاخیر درون سلولی استفاده شده است. رویتگر پیشنهادی مبتنی بر نمایش شبه خطی سازی توسعه یافته بوده و قادر است تخمین پیوسته ای از حالت های بیماری ایدز فراهم نماید در حالی که تعداد لنفوسیت های CD4+T تنها در فاصله های زمانی متغیر با زمان معادل چندین برابر زمان نمونه برداری در دسترس هستند. رویتگر پیشنهادی برای تخمین حالت با ورودی های کنترلی پیوسته و ضربه ای ارایه شده است. پایداری مجانبی رویتگر پیشنهادی با استفاده از اصل مقایسه و شرط ناحیه-محدود تحت قضایای جدید و شرایط کافی خوش تعریف و با محافظه کاری کمتر تضمین شده است.  نتایج عددی و شبیه سازی عملکرد مناسب روش پیشنهادی را با وجود تاخیر متغیر با زمان نشان داده است.

    کلیدواژگان: رویتگر ضربه ای وابسته به حالت، شبه خطی سازی توسعه یافته، اصل مقایسه، شرط ناحیه-محدود، ویروس HIV
  • سمانه کویری، احمدرضا تحسیری، حمیدرضا تقی راد* صفحات 35-49

    در این مقاله یک چارچوب توزیع‎ شده جهت آرایش بندی گروه شناورهای بدون سرنشین، حول یک هدف معین پیشنهاد شده است. چارچوب پیشنهادی با هدف تعیین مسیر مطلوب برای هر شناور، ممانعت از ورود شناور به حریم هدف و ردیابی مسیر مطلوب تحت اغتشاش های محیطی طراحی شده است.  پس از طراحی مسیر مطلوب هر شناور به‎منظور تشکیل آرایش مطلوب پیرامون هدف، اصلاح این مسیر با قید همواری آن براساس روش تابع پتانسیل مجازی صورت گرفته و شرط اجتناب ورود شناورها به حریم هدف برآورده شده است. سپس الگوریتم کنترلی مقاوم برای ردیابی مسیر در حضور اغتشاش ناشی از باد و جریان آب، مبتنی بر کنترل مود لغزشی پایانی غیرتکین توسعه داده شده است. این الگوریتم کنترلی مانورپذیری شناور را با طراحی فرمان سرعت مجازی، بهبود می دهد و تعقیب مسیر مطلوب در زمان محدود را میسر می کند. درنهایت پایداری کنترل حلقه بسته براساس نظریه پایداری لیاپانوف اثبات و عملکرد الگوریتم کنترلی پیشنهادی با نتایج حاصل از کنترل مود لغزشی پایانی کلاسیک مقایسه شده است. ارزیابی و تحلیل نتایج شبیه سازی، نشان دهنده ی عملکرد مناسب چارچوب پیشنهادی به منظور بهبود دقت ردیابی مسیر مطلوب و دستیابی گروه شناورها به آرایش دایروی برای محاصره ی هدف است.

    کلیدواژگان: کنترل آرایش بندی سیستم چندعاملی، شناور بدون سرنشین فروتحریک، کنترل مود لغزشی پایانی غیرتکین، تقسیم بندی ورنویی
  • سید محسن سعیدجلالی، علی اکبرزاده کلات* صفحات 51-66

    در این مقاله یک طراحی کنترل کننده مقاوم ∞_H بر پایه رویتگر دینامیکی توسعه یافته برای سیستم های تکین نامعین، در حضور اغتشاش ارایه شده است تا سیستم حلقه بسته را مجاز کند. ویژگی مهم این روش در این است که نامعینی  می تواند در  ماتریس سیستم، ماتریس ورودی و ماتریس خروجی وجود داشته باشد و اینکه برای تخمین حالت های سیستم از رویتگر دینامیکی توسعه یافته استفاده شده است. این نوع رویتگر به دلیل وجود بخش انتگرالی تضمین می کند که خطای تخمین به صفر خواهد رسید و همچنین به دلیل وجود بخش دینامیکی، سرعت تخمین بالاتری نسبت به رویتگرهای تناسبی- انتگرالی دارد. ابتدا برای سیستم یک رویتگر دینامیکی توسعه یافته مقاوم طراحی شده و شرایط وجود جواب برای آن مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین محاسبه بعضی از ضرایب رویتگر به صورت پارامتری به گونه ای انجام می شود که خطای تخمین به سمت صفر میل کند. سپس با استفاده از فیدبک حالت، کنترل کننده تناسبی  ∞_H برای مجاز بودن سیستم تکین به آن اعمال می شود. شرایط وجود هم زمان جواب برای رویتگر و کنترل کننده با انتخاب تابع لیاپانوف مناسب برآورده می شود. نامعادلات موجود توسط مجموعه ای از روابط جبرخطی به نامعادلات ماتریسی خطی تبدیل می شوند و با حل این نامعادلات ضرایب مربوط به رویتگر و کنترل کننده به دست می آید. در انتها با ارایه یک الگوریتم روش محاسبه  به صورت منظم بیان خواهد شد و با ذکر یک مثال عددی کارایی آن بررسی می شود و نتایج با یک رویتگر تناسبی مقایسه خواهد شد.

    کلیدواژگان: سیستم های تکین نامعین، رویت گر دینامیکی توسعه یافته مقاوم، کنترل کننده بر پایه رویت گر، کنترل کننده مقاوم ∞، H، نامعادلات ماتریسی خطی
  • مسعود عزیزی، مهدی میرزایی*، طه فلاحتی نوده، صدرا رفعت نیا صفحات 67-78

    در طراحی سیستم ترمز ضدقفل، برخی از پارامترها و حالت ها مثل ضریب اصطکاک جاده و لغزش طولی چرخ، توسط سنسور قابل اندازه گیری نبوده و باید با استفاده از دیگر پارامترهای قابل اندازه گیری، تخمین زده شوند. اثرات غیرخطی در مدل خودرو و نیروهای تایر، استفاده از یک تخمین گر غیرخطی را ضروری می نماید. از طرفی در نظر گرفتن قیدهای متناسب با فیزیک سیستم و شرایط جاده می تواند دقت تخمین گر را در شرایط واقعی افزایش دهد. در این مقاله ضمن طراحی فیلتر کالمن توسعه یافته برای سیستم ترمز ضدقفل، الگوریتم این تخمین گر چنان اصلاح می گردد تا تاثیر قیود فیزیکی مربوط به ضریب اصطکاک جاده  و لغزش چرخ در آن لحاظ شود. عملکرد تخمین گر مقید طراحی شده در مقایسه با حالت نامقید متداول مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. در ادامه، یک کنترل کننده غیرخطی مبتنی بر پیش بین برای محاسبه ی گشتاور ترمزی طراحی می گردد تا با استفاده از اطلاعات تخمین، گشتاور ترمزی را کنترل کرده و از لغزش تایر و قفل شدن آن جلوگیری نماید. برای کاهش خطای ناشی از تخمین مقید در عملکرد کنترلی، تکنیک فیدبک انتگرالی به کنترل کننده طراحی شده اضافه می گردد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که ضمن بهبود عملکرد کنترل در حضور خطای تخمین و دیگر نامعینی ها، از نوسانی شدن سیگنال کنترلی با فرکانس های بالا جلوگیری می گردد.

    کلیدواژگان: سیستم ترمز ضدقفل، تخمین گر غیرخطی مقید، تخمین ضریب اصطکاک، کنترل کننده غیرخطی، فیدبک انتگرال
  • حسین رسولی*، علیرضا فاتحی صفحات 79-92

    در این مقاله مدل سازی مکان عمودی پلاسمای توکامک دماوند مورد بحث است. با توجه به پیچیدگی و غیرخطی بودن این دستگاه، روش های مرسوم شناسایی و مدلسازی سیستم جهت کنترل مبتنی بر طراحی کنترل کننده واحد برای آن عملکرد مطلوبی تامین نمی کند. راه حل پیشنهادی استفاده از ایده مدل سازی چندگانه کسری در نقاط کار مختلف دستگاه است. در این مقاله مدلسازی چندگانه کسری مکان عمودی پلاسما در ماشین توکامک مطرح می باشد. در ابتدا با بکارگیری داده های تجربی مکان عمودی پلاسما در توکامک دماوند، نقاط کار آن بطور مجزا با الگوریتم شناسایی کسری مبتنی بر معیار خطا مدل سازی می شود. سپس بانک مدل حاصله با استفاده از داده های تجربی ارزیابی و اعتبار سنجی می گردد. نتایج اعتبارسنجی و مقایسه با مدلهای دیگر نشان از بهبود عملکرد مدلسازی است.

    کلیدواژگان: دستگاه توکامک، مکان عمودی پلاسما، مدل سازی مرتبه کسری، مدلسازی چندگانه کسری
  • ملیحه کاظمی پور، خوشنام شجاعی* صفحات 93-112

    در این مقاله، مساله کنترل ردیابی مسیرهای زمانی مرجع برای گروهی از ربات های متحرک چرخ دار غیرهولونومیک تراکتور- تریلر بر مبنای روش پیشرو-پیرو، در حضور اغتشاشات خارجی و نامعینی های پارامتری مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا معادلات سینماتیک و دینامیک صف آرایی ربات تراکتور- تریلر ارایه و با تعریف بردار خطای حالات، مدل آرایش پیشرو-پیرو تولید شده است. سپس، با استفاه از مدل دینامیک آرایش بندی، یک رویتگر اغتشاش غیرخطی جهت تخمین و جبران اغتشاشات خارجی طراحی شده و  مدلی جدید از سیستم به دست آمده است. در ادامه، با در نظر گرفتن مدل مبتنی بر رویتگر، یک کنترل کننده سطح دینامیکی زمان محدود طراحی و پیشنهاد شده است. طرح  پیشنهادی کران داری سیگنال های حلقه بسته و همگرایی سریع خطای ردیابی در زمان محدود را تضمین می کند. به علاوه، با بهره گیری از یک تخمین زن فازی تطبیقی، نامعینی های پارامتری با دقت بسیار خوبی تخمین زده می شود. در پایان، پایداری زمان محدود سیستم کنترل حلقه بسته از طریق تیوری لیاپانوف تعمیم یافته اثبات شده و میزان اثربخشی الگوریتم پیشنهادی از طریق شبیه سازی ها نشان داده می شود.

  • محمد علائی، فهیمه یزدان پناه* صفحات 113-125

    امروزه، در سیستم های دیجیتال، تعداد زیادی واحدهای پردازشی بر روی یک تراشه قرار می گیرند. سیستم های دیجیتال روی تراشه، برای دستیابی به کارایی مطلوب، به زیرساخت های ارتباطی مقیاس پذیر و کارآمد نیاز دارند. شبکه روی تراشه راه حلی مناسب با کارایی بالا برای مواجهه با بسیاری از مشکلات ارتباطی روی تراشه، مانند پیچیدگی های سیم بندی و تجمیع تعداد زیاد ترانزیستورها در یک تراشه می باشد. در معماری های شبکه روی تراشه، پروتکل های ارتباطی، الگوریتم مسیریابی و همبندی نقش مهمی در عملکرد کلی سیستم ایفا می کنند. در این مقاله، یک الگوریتم مسیریابی تطبیقی چندپخشی برای شبکه های روی تراشه دوبعدی و سه بعدی مبتنی بر همبندی مش با مدیریت بار بر اساس منطق فازی ارایه می شود. در این الگوریتم، با توجه به تولید و توزیع غیریکسان بار در شبکه، سیستم فازی به صورت پویا، از ایجاد قفل زنده و بن بست جلوگیری می کند که این امر منجر به مدیریت کارآمدتر ازدحام و افزایش کارایی می شود. نتایج ارزیابی ها نشان می دهند که روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم های مسیریابی که اخیرا برای ارتباطات چندپخشی پیشنهاد شده اند، سرعت، بهره وری و قابلیت اطمینان بالاتری در شبکه های دوبعدی و سه بعدی با همبندی مش ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: شبکه روی تراشه، مسیریابی چندپخشی، کنترل بار با سیستم فازی، قابلیت اطمینان بالا
  • ایوب ولی پوری*، غلامرضا لطیف شبگاهی صفحات 127-138

    سیستم های هشدار نقش مهمی در حفظ ایمنی و جلوگیری از وقوع حوادث در سیستم های صنعتی بر عهده دارند. یکی از مراحل مهم در طراحی سیستم های هشدار، تخمین مناسب تابع چگالی احتمال، برای متغیر هشدار، قبل و بعد از وقوع عیب می باشد. زمانی که توزیع یک متغیر هشدار، آمیخته باشد روش های متداول طراحی سیستم هشدار مانند تایمرهای تاخیری و باندمرده با چالش روبرو خواهند بود. در این مقاله سیستم هشداری ارایه می شود که قابلیت بکارگیری برای متغیرهای هشدار با توزیع آمیخته را دارد. در این روش، هشدار، بر اساس مقادیر احتمال متناظر با مقادیر لحظه ای متغیر هشدار، در توابع چگالی احتمال نرمال و غیرنرمال (مدل های مرجع نرمال و غیرنرمال)، تولید می شود. روش پیشنهادی به صورت سیستماتیک معرفی شده و برای سناریوهای مختلف عیب شبیه سازی و از طریق مقایسه با یکی از روش های معمول، ارزیابی و اعتبارسنجی می شود. در یکی از موارد مطالعاتی عملکرد روش پیشنهادی بر روی یکی از عملگرهای بنچمارک DAMADICS مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: تابع چگالی احتمال آمیخته، مدیریت هشدار، هشدار ازدست رفته، هشدار نادرست
  • طه یاسینی*، جعفر روشنی یان، امیر تقوی پور صفحات 139-148

    در این مقاله، اصلاح موقعیت ماهواره در مدار با استفاده از روش کنترل پیش‌بین مبتنی‌بر مدل برای ماهواره‌های ارتفاع پایین انجام شده است. کنترل پیش‌بین با در نظر گرفتن قیود سخت بر روی ورودی کنترلی و خروجی سیستم، نیروی کنترلی اعمال شده توسط تراسترها را کمینه می‌کند. برای طراحی کنترل پیش‌بین از معادلات خطی کلوسی ویلشر و در نظر گرفتن اغتشاشات عدم کرویت زمین و پسای اتمسفری استفاده شده است که اغتشاشات اصلی در مدارهای ارتفاع پایین هستند. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد کنترل پیش‌بین با دقت بالا اغتشاشات مداری را جبران و ماهواره را بر روی مدار نگه می‌دارد. به منظور ارزیابی عملکرد روش کنترل پیش‌بین، یک رگولاتور درجه دوم خطی نیز برای کنترل خودکار مدار پیاده‌سازی شده که نتایج آن نشان‌دهنده کمتر بودن مصرف سوخت و نیروی کنترلی اعمالی کنترل پیش‌بین نسبت به رگولاتور درجه دوم خطی است.

    کلیدواژگان: کنترل مدار، کنترلر پیش بین مبتنی بر مدل، ماهواره ارتفاع پایین، اغتشاشات مداری، رگولاتور درجه دوم خطی
  • سید محمد مهدی عباسی، علی اکبر جلالی* صفحات 149-161

    در این مقاله به بررسی کنترل ردیاب فازی برای کلاسی از سیستم‌های دینامیکی خطی فازی پرداخته شده است. عدم قطعیت در این سیستم‌های دینامیکی خطی، به‌صورت اعداد فازی در نظر گرفته‌شده است. این نوع سیستم‌های دینامیکی خطی با عدم قطعیت تحت عنوان سیستم‌های دینامیکی خطی فازی نامیده می‌شوند که در قالب معادلات دیفرانسیل فازی بیان می شوند. برای حل معادلات دیفرانسیل فازی از رویکرد ریاضیات بازه‌ای اندازه فاصله نسبی و مفهوم مشتق ریزدانه‌ای استفاده‌شده است. هدف از طراحی کنترل ردیاب فازی پیدا کردن قانون کنترلی فازی می‌باشد که خروجی سیستم بتواند ورودی مرجع مورد نظر را ردیابی کند. برای این منظور قانون کنترل فازی در قالب یک قضیه ارایه‌شده است. قانون کنترل ارایه‌شده در قالب فیدبک حالت فازی با بهره‌های فازی و همچنین یک پیش جبران ساز فازی می‌باشد. ازآنجایی‌که اندازه‌گیری حالت‌های سیستم همواره امکان‌پذیر نمی‌باشد لازم است یک رویتگر فازی برای تخمین حالت‌های سیستم طراحی‌شود. در انتها مسئله کنترل ردیاب خروجی برای سیستم دو تانک سری و کنترل فرود هواپیما به‌منظور نشان دادن اثربخشی روش پیشنهادی آورده شده است.

    کلیدواژگان: تابع عضویت افقی، کنترل فازی، سیستم خطی فازی، ریاضیات ریزدانه ای، مشتق ریزدانه ای
|
  • Hoosein Asrari, Iman Mohammadzaman*, Firouz Allahverdizadeh Pages 1-19

    In this paper, a new approach is presented to design a gain-scheduled state-feedback controller for uncertain linear parameter-varying systems. It is supposed that the state-space matrices of them are the linear combination of the uncertain scheduling parameters. It is assumed that the existed uncertainties are of type of time-invariant parametric uncertainties with specified intervals. Simultaneous presence of the concepts of the gain-scheduling and the time-invariant uncertainties is a serious challenge. Because, the philosophy of the gain-scheduling is variability with time. But, the time-invariant parametric uncertainties are constant and unknown. To obviate this challenge, a robust state-feedback law is proposed that is robust against the time-invariant uncertainties. In this method, the arbitrary values are selected for the uncertainties from the defined intervals. But, the selected values are not necessarily equal to the true ones. Hence, the new scheduling parameters are presented to calculate the proposed controller. Finally, the proof of the proposed scheme is presented based on Lyapunov concept. To show the effectiveness of the final controller, the proposed method is simulated to stabilize the roll rate of a typical missile. Also, the simulation results are compared with the experimental ones in the presence of the INS (Inertial Navigation System) module.

    Keywords: Linear parameter-varying systems, Time – invariant parametric uncertainties, Gain – scheduling, State – feedback, Linear matrix inequalities
  • Nasrin Kalamian, Hamid Khaloozadeh*, Moosa Ayati Pages 21-34

    Human Immunodeficiency Virus (HIV) weakens the immune system in confronting various diseases by attacking to CD4+T cells. In modeling HIV behavior, the number of CD4+T cells is considered as the output. But, continuous-time measurement of these cells is not possible in practice, and the measurement is only available at variable intervals that are several times bigger than sampling time. In this paper, a state-dependent impulsive observer is designed for state estimation of HIV model. In order to model the HIV behavior, nonlinear time-delay differential equation is employed which considers the intracellular delay. The proposed observer is based on extended pseudo linearization technique. Even though, the number of CD4+T cells is available only in time-varying impulse intervals, this observer is capable of providing a continuous-time estimation of HIV states. It is also suitable for the continuous-time and impulsive control inputs. The asymptotic stability analysis of the suggested observer is guaranteed based on comparison principle and sector-bounded condition under some new theorems with well-defined sufficient conditions and less conservatism. Simulation and numerical results confirmed the efficiency of the proposed method despite the variable time-delays.

    Keywords: State-dependent impulsive observer, extended pseudo linearization, Comparison principle, sector-bounded condition, HIV
  • Ssamane Kaviri, Ahmadreza Tahsiri, Hamidreza Taghirad* Pages 35-49

    This paper proposes a distributed framework for formation control of USVs around a predefined target. This framework, according to the mission and problem conditions, includes three parts: determination of a desired path for each USV, preventing USVs entry to the target area and tracking the desired path of USVs under environmental disturbances. In the first part, a distributed approach is proposed to determine desired path for each USV and forming an aimed USVs arrangement around the target. In the second part, by modifying artificial potential function and smoothly redirecting USVs, the restriction of not entering the target’s region is met. Finally, in the third section, a robust control algorithm for the USVs navigation in the presence of wind and sea current disturbances is developed based on the nonsingular terminal sliding mode control. The developed control algorithm firstly improves maneuverability of USVs using virtual velocity command planning, and secondly, provides a finite time trajectory tracking. Also, stability of the closed loop control is analyzed using Lyapunov stability theorem and the performance of the proposed control algorithm is compared with results of the conventional terminal sliding mode control. Simulation results demonstrate proper performance of the proposed framework in terms of improving tracking accuracy of the desired path and reaching a circular arrangement of USVs surrounding the target.

    Keywords: Multi-agent system formation control, Under-actuated Unmanned Surface Vessel (USV), Nonsingular Terminal Sliding Mode Control (NTSMC), Voronoi partitioning
  • Seyed Mohsen Saeed Jalali, Ali Akbarzadeh Kalat* Pages 51-66

    This paper presents a robust ∞_H controller design, based on a generalized dynamic observer for uncertain singular systems in the presence of disturbance. The controller guarantees that the closed loop system be admissible. The main advantage of this method is that the uncertainty can be found in the system, the input and the output matrices. Also the generalized dynamic observer is used to estimate the states of system. This type of observer increases the steady state accuracy because of the integral term, and because of the dynamic term, it has a higher estimation speed than proportional-integral observers. First, the necessary conditions for existence a generalized dynamic robust observer are presented and some coefficients matrices of the observer are computed so that the estimation error asymptotically converges to zero. Then, the robust ∞_H controller is designed using state feedback in order to guarantee that the closed loop system is admissible. The existence conditions of the observer and the controller are given simultaneously using suitable Lyapunov function. Moreover, existing inequalities are transformed into linear matrix inequalities (LMI) using a set of algebraic relations, and by solving these LMIs, the coefficients of the observer and the controller are obtained. Finally, by presenting an algorithm, the computational method will be expressed in a systematic way, and a numerical example demonstrates the efficacy of the proposed method.

    Keywords: Uncertain singular systems, Generalized dynamic observer, Observer based controller, Robust H, ∞ controller, Linear matrix inequalities
  • Masoud Azizi, Mehdi Mirzaei*, Taha Falahati Nodeh, Sadra Rafatnia Pages 67-78

    In designing the anti-lock braking system (ABS), some states and parameters of vehicle system such as road friction of coefficient and wheel slip should be estimated due to lack of cost effective and reliable sensors for direct measurement. Because of nonlinear characteristics of vehicle dynamics and tire forces, development of a nonlinear estimation algorithm is necessary. However, consideration of physical constraints can enhance the accuracy and reliability of estimation algorithm in real situations. In this paper, the extended Kalman filter (EKF) is applied for the ABS and its algorithm is modified in way that the physical limitations of road friction and wheel slip could be considered. The performance of the modified EKF in the constrained case is compared with the conventional EKF. At the rest of paper, a nonlinear predictive-based controller is analytically designed for the ABS and combined with the proposed constrained estimation algorithm. In order to decrease the effect of estimation errors on tracking performance, the integral feedback technique is combined with the control strategy. The simulation results indicate that not only the proposed algorithm improves the tracking accuracy in the presence of uncertainties, but also the control signal oscillations with high frequency will be prevented.

    Keywords: Anti-lock braking system (ABS), Constrained nonlinear estimation, Road friction of coefficient, predictive control, Integral feedback
  • Hossein Rasouli*, Alireza Fatehi Pages 79-92

    In this research paper, modeling of plasma vertical position (PVP) in Damavand tokamak is discussed. Due to complexity and nonlinearity of this machine, conventional linear methods of modeling and system identification cannot satisfy expected performance. In this research paper, the fractional order multiple model (FOMM) is proposed for modeling of plasma position in total operating regions of tokamak machine. By using the experimental data, several fractional order local simple models were constructed based on error criterion to cover all possible operating points. Then the obtained model bank is evaluated and validated using experimental data. The results of validation and comparison with previous models on the same machine show improvement of modeling performance.

    Keywords: Tokamak, vertical plasma position, fractional-order system, fractional multiple modeling
  • Malihe Kazemipour, Khoshnam Shojaei* Pages 93-112

    In this paper, the trajectory tracking control problem for a team of nonholonomic tractor-trailer wheeled mob ile robots has been investigated based on the leader-follower strategy in the presence of structural uncertainties and external disturbances. For this purpose, the kinematic and dynamic equations of the formation of tractor-trailer robots are presented and leader-followerchr(chr('39')39chr('39'))s model is produced by defining the state error vector at first. Then, a nonlinear disturbance observer is designed by using the formation dynamic model to estimate and compensate the external disturbance and a new model of the system is obta ined. In the following, a finite-time dynamic surface controller has been designed and presented by con sidering an observer-based model. The proposed scheme ensures closed-loop signals boundedness and fast c o n v er gence of tracking errors in a limited time. Furthermore, the par a m etric uncertainties are estimated by using a fuzzy adaptive estimator with a great accuracy. Finally, the finite time stability of the closed-loop control system is proved by Lyapunov theory and the effectiveness of proposed algorithm is sho w n by simula tions.

    Keywords: Adaptive fuzzy, disturbance observer, finite-time dynamic surface control, nonholonomic constraints, tractor-trailer robot
  • Mohammad Alaei, Fahimeh Yazdanpanah* Pages 113-125

    Nowadays, the technology of digital systems is moving towards increasing the number of processing elements on a chip, which requires scalable and efficient communication infrastructure to achieve higher performance. Network-on-chip (NoC) is a high-performance solution for dealing with many on-chip communication challenges, such as the wiring complexity and the integration of a large number of transistors on a chip. In NoC, communication protocols, routing algorithms and topologies play important roles in the overall system performance. In this paper, a multicast adaptive routing algorithm with fuzzy-based load control for mesh-based NoCs is proposed. This algorithm, due to the non-uniform production and distribution of unicast and multicast packets, prevents dead-locks and live-locks dynamically by the fuzzy control system. The proposed algorithm leads to efficient congestion management, latency reduction and improvement in network throughput and reliability, and even reduction in power consumption. The results of evaluations and comparison with recent multicast routing algorithms demonstrate that the proposed algorithm provides higher reliability and better performance for both 2D and 3D NoCs with mesh topology, than the other works.

    Keywords: Network-on-chip, Multicast routing, Fuzzy-based load controller, High reliability
  • Ayoub Valipoori*, Gholamreza Latif Shabgahi Pages 127-138

    Alarm systems play an important role in ensuring safety, and preventing event occurrence in industrial plants. One of the most important steps in alarm system designing is estimation of the proper probability density function (pdf). Conventional methods in alarm system designing like, dead-band and delay timers cannot be more effective in case of alarm variable with mixture pdf. This paper presents a new method to design an univariate alarm system with mixture pdf in alarm variables. In this paper three alarm performance indecis are derived for variables with gussian pdf. In proposed method, rasing and clearing alarms are based on the probability values corresponding to the instantaneous alarm variable values in the normal and abnormal pdfs (normal and abnormal reference models). The effectiveness of the proposed method is shown during some simulation and industrial case studies and its performance compared with Reset scenario in delay timers. In one of the case studies, the performance of the proposed method in the DAMADICS benchmark actuators has been investigated.

    Keywords: Mixture probability density function, Alarm management, False alarm, Missed alarm
  • Taha Yasini*, Jafar Roshanian, Amir Taghavipour Pages 139-148

    In this paper autonomous modification of satellite attitude in its orbit is implemented for low earth orbit satellites using Model Predictive Control. MPC minimizes force which applying on the thrusters subject to hard constraints on the control input and output of the system. Here Clohessy-Wilshire equations are utilized by consideration of main disturbance of low orbits such as Atmospheric Drag and Non-Spherical earth disturbance for the design of MPC. The result of simulation proves that this MPC can amend the difference between the linear and non-linear mathematical models of the satellite. In addition, not only orbital disturbances are compensated but also the satellite maintained in orbit with high accuracy. For performance evaluation of this MPC method, A Linear Quadratic Regulator is realized for Orbitchr('39')s autonomous control; the result of these two methods demonstrated that fuel consummation and control effort in MPC manner is considerably less than LQR method.

    Keywords: Orbit control, MPC, low earth satellite, orbit perturbation, LQR
  • Seyed Mohammad Mehdi Abbasi, Aliakbar Jalali * Pages 149-161

    This paper investigates the fuzzy tracking control problem of a class of uncertain linear dynamical systems. The uncertainty of linear dynamical system is considered as fuzzy numbers. This kind of uncertain linear dynamical systems is called fuzzy linear dynamical systems which are expressed in the form of a fuzzy differential equations system. The relative-distance-measure fuzzy interval arithmetic approach and the concept of granular derivatively are utilized to deal with the fuzzy differential equations system. The main aim of designed fuzzy tracking control is to find a fuzzy control law by which the output of the system tracks the reference input. To this end, the fuzzy control law is presented in the form of a theorem. The presented control law is in the form of fuzzy state feedback with fuzzy gains and a fuzzy pre-compensator. Since the system’s states always cannot be measured, a fuzzy observer must be designed to estimate the system’s states. At the end, fuzzy tracking control of output of a two tanks in series system and control of airplane landing are presented to show the effectiveness of the proposed approach.

    Keywords: Horizontal membership function, Fuzzy control, Fuzzy linear system, Granular arithmetic, Granular derivative