فهرست مطالب

مجله کنترل
سال پانزدهم شماره 4 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نعمت الله قهرمانی*، رضا مرتضوی، علی احمد براتی صفحات 1-12

    در این مقاله ابتدا با استفاده از مجموعه تست های صورت گرفته روی یک موتور دیزل توربوشارژ در اتاق تست موتور، یک مدل دقیق غیرخطی برای آن بدست آمده و حول چند نقطه ی کار خطی شده است. سپس، برای مدل خطی شده در تمام نقاط کار یک کنترل کننده ی گوسی انتگرالی مرتبه دوم خطی (LQIG) که پارامترهای آن تابعی از سرعت موتور می باشد، طراحی و شبیه سازی شده است. در روش ارایه شده، می توان با کنترل دریچه هدر، میزان بوست تولیدی توسط توربوشارژر را در تمام دورهای موتور (بخصوص دورهای پایین و میانی) با دقت و سرعت بالایی کنترل نموده و در نتیجه توان و گشتاور تولیدی موتور را در این دورها بهبود بخشید. سیستم حلقه بسته در برابر نویز و عدم قطعیت مدل، شبیه سازی و ارزیابی گردید. نتایج ارزیابی نشان داد که این کنترل کننده در مقایسه با کنترل کننده های PID و LQR عملکرد بهتری داشته و در برابر عدم قطعیت در مدلسازی و نویز مقاومت بالاتری دارد.

    کلیدواژگان: موتور دیزل، دریچه هدر، کنترل کننده LQIG، مدل غیرخطی
  • هدی مشایخی، مصطفی نظری* صفحات 13-23

    در این مقاله از یک روش کنترلی غیروابسته به مدل برای ارایه پروتکل درمانی استفاده شده است؛ چراکه استفاده از روش های وابسته به مدل به دلیل ماهیت به شدت غیرخطی دینامیک سرطان و وجود عدم قطعیت های فراوان با مشکلاتی مانند تضمین پایداری و سختی در طراحی روبرو هستند. در این مقاله، برای تعیین و بهینه سازی میزان دوز دارو، از روش کنترل حلقه بسته برمبنای یادگیری تقویتی استفاده شده است. برای ارایه کنترل کننده بهینه از روش یادگیری Q استفاده شده است. در این روش یادگیری، هر مدخل جدول Q نشان دهنده میزان مطلوب بودن یک عمل انتخابی یا همان دوز داروی شیمی درمانی نسبت به یک حالت بیمار می باشد. این جدول با استفاده از اطلاعات دریافت شده از حالت سیستم، عمل و پاداش، به روز می شود. برای نشان دادن موثر بودن روش کنترلی از یک مدل ریاضی که دارای چهار متغیر حالت سلول های ایمنی، سلول های سرطانی، سلول های سالم و غلظت داروی شیمی درمانی در خون است، استفاده شده است. سه بیمار جوان، پیر و باردار با شرایط متفاوت و پارامترهای متفاوت درنظر گرفته شده اند، و برای محدود کردن دوز داروی شیمی درمانی بر مبنای سن بیمار از یک سیستم فازی استفاده شده است. در بیمار پیر به دلیل ضعف سیستم ایمنی علاوه بر شیمی درمانی از ایمنی درمانی هم استفاده شده است که منجر به تقویت ماندگار سیستم ایمنی می شود. نتایج شبیه سازی بر روی سه بیمار با شرایط متفاوت، نشان دهنده موثر بودن الگوریتم کنترلی بهینه ارایه شده در درمان سرطان و قابل اعمال بودن آن برای بیماران با شرایط مختلف است. در تمامی بیماران، سرطان در زمان محدودی درمان و دارودهی نیز قطع شده است. همچنین نشان داده شده است که ایمنی درمانی در بیماران دارای سیستم ایمنی ضعیف، جهت درمان زمان محدود ضروری می باشد.

    کلیدواژگان: سرطان، شیمی درمانی، ایمنی درمانی، کنترل، یادگیری تقویتی
  • بهرام کریمی*، اکرم خوشخویی صفحات 25-37

    در این مقاله ، طراحی کنترل کننده تطبیقی توزیع شده برای کلاسی از سیستم های چند عاملی اکیدا فیدبک غیرافاین نامعلوم تاخیردار چندورودی-چندخروجی تحت یک گراف جهت دار انجام شده است. طراحی کنترل کننده  بر مبنای روش کنترل سطح دینامیکی می باشد. در طراحی از شبکه های عصبی با توابع پایه شعاعی جهت تقریب توابع غیرخطی نامعلوم استفاده شده است. تحلیل پایداری به کمک تابع لیاپانوف-کراسوفسکی انجام شده و ثابت شده است که کلیه سیگنال های سیستم حلقه بسته به طور نیمه سراسری یکنواخت کراندار هستند. در نهایت نتایج شبیه سازی، عملکرد روش کنترلی ارایه شده را تایید می کند.

    کلیدواژگان: کنترل تطبیقی عصبی، اجماع، کنترل سطح دینامیکی، سیستم های اکیدا فیدبک غیرافاین، تاخیر زمانی
  • حمید حسن پور، مهدی احسانیان* صفحات 39-47

    جداسازی توان سمت شبکه از توان ورودی یکی از مهمترین چالش های سیستم های تکفاز متصل به منابع تجدیدپذیر است. هدف اصلی در این سیستم ها کاهش ظرفیت خازن جداساز می باشد. اما کاهش ظرفیت خازن مشکلاتی از قبیل افزایش اعوجاج هارمونیکی کل جریان شبکه و همچنین نوسانات (فراجهش و فروجهش) ولتاژ خازن جداساز را ایجاد می کند. لذا استفاده از روش های کنترلی جهت بهینه سازی عملکرد این سیستم ها ضروری خواهد بود. کنترل کننده ولتاژ وظیفه دارد ولتاژ خازن باس را تنظیم کرده، هارمونیک دوم شبکه را حذف و بده بستانی میان هزینه سیستم با دو پارامتر اعوجاج هارمونیکی کل و فراجهش برقرار نماید. در این مقاله یک فیلتر ناچ با رویکرد دیجیتال ارایه شده است که توانسته سرعت پاسخ گذرای سیستم را افزایش دهد و همچنین ریپل هارمونیکی را به خوبی از بین ببرد. روابط مربوط به ظرفیت خازن با اعوجاج هارمونیکی کل و فراجهش بطور کامل فراهم شده است. همچنین روابط ریاضی مربوط به طراحی فیلتر ناچ دیجیتال نیز آورده شده است. تمامی شبیه سازی ها در محیط سیمولینک متلب انجام شده است. سیستم مورد بررسی یک پنل خورشیدی 250 وات متصل به شبکه 220 ولت موثر 50 هرتز می باشد. میزان اعوجاج هارمونیکی کل جریان تزریقی به شبکه حدودا برابر 0/6 درصد بدست آمده است.

    کلیدواژگان: سیستم تجدیدپذیر تکفاز، اعوجاج هارمونیکی کل، نوسانات ولتاژ، کنترل ولتاژ، فیلتر ناچ دیجیتال
  • سویل محمدزاده صدیق، عبدالرضا کاشانی نیا*، سید محمدمهدی دهقان صفحات 49-58

    در این مقاله، روش کنترل غیرخطی تحمل پذیر عیب تطبیقی برای ردیابی وضعیت ماهواره با سه گشتاورساز مغناطیسی و یک چرخ عکس العملی در حضور نامعینی های اینرسی ، اغتشاشات خارجی و عیب عملگرها ارایه می گردد. ابتدا متغیر سطح لغزش طوری انتخاب می شود که از تکینگی جلوگیری کرده و بتواند همگرایی زمان محدود خطای ردیابی وضعیت ماهواره را تضمین کند. سپس، مد لغزشی نهایی سریع غیرتکین اصلاح شده به عنوان روش کنترل وضعیت تحمل پذیر عیب طراحی می شود. در ادامه، به منظور بهبود عملکرد سیستم کنترل حلقه بسته، بهره کنترلی روش پیشنهادی با استفاده از روش کنترل تطبیقی طراحی می شود. بهره کنترلی تطبیقی شده مستقل از باندهای بالا و پایین فاکتورهای اثربخشی عملگر طراحی شده است. اثبات پایداری با استفاده از کاندید تابع لیاپانوف نشان می دهد، خطای ردیابی وضعیت و سرعت زاویه ای به صفر همگرا می شوند. برای ارزیابی عملکرد روش ارایه شده، نتایج شبیه سازی ها با حالت‏ غیرتطبیقی متناظر مقایسه می شود. این نتایج نشان دهنده عملکرد بهتر روش کنترلی پیشنهادی در ردیابی وضعیت مطلوب، کاهش چشمگیر مدت زمان همگرایی و کاهش چترینگ گشتاور کنترلی است.

    کلیدواژگان: ردیابی وضعیت ماهواره، کنترل تحمل پذیر عیب، کنترل تطبیقی مد لغزشی نهایی اصلاح شده، عیب عملگر، گشتاورساز مغناطیسی
  • نوید چینی فروش*، غلامرضا لطیف شبگاهی، مجید آزادی صفحات 59-69

    باد بر بسیاری از فعالیت های صنعتی و اجتماعی اثرگذار است و به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی پاک شناخته می شود. از آنجا که باد پدیده ای بسیار نامنظم است، پیش بینی آن از سایر پدیده های جوی کاری پیچیده تر است.بادهایی که در پدیده های محلی ایجاد می شوند می توانند قوی، ناگهانی و مخرب باشند و در عین حال با روش های مرسوم قابل پیش بینی نباشند. رادار هواشناسی با تولید بر خط داده های جوی از منطقه ای نسبتا وسیع این امکان را دارد که پیش بینی های مرتبط  با باد را بهبود ببخشد. در این مقاله روشی طرح، پیاده سازی و اجرا می شود که مبتنی بر مدل پنهان مارکوف امکان پیش بینی وقوع تند باد در 5 ساعت آینده را فراهم می کند. تعمیم دهی این روش امکان پیش بینی توان تولیدی نیروگاه بادی و ارزیابی قابلیت اطمینان توان تولیدی نیروگاه بادی را با توجه به احتمال وقوع تندباد ممکن می سازد. روش پیشنهادی با داده های واقعی رادار و باد پیاده سازی و راستی آزمایی شده و نتایج مرتبط بر اساس یک توربین بادی نمونه ارایه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که حدود 67 درصد از تندبادها به درستی پیش بینی شده است.

    کلیدواژگان: باد، پیش بینی تندباد، رادار هواشناسی، مدل مارکوف پنهان، توربین بادی
  • محمد حدیدی، سید محمد کارگر* صفحات 71-83

    تشخیص عیب در سامانه های هوایی جهت جلوگیری از بسیاری از حوادث همواره حایز اهمیت بوده است. انجام این فرآیند به روش های مختلف امکان پذیر می باشد. در این مقاله ابتدا با استفاده از داده های پروازی یک هواپیمای بدون سرنشین و به کارگیری شبکه عصبی، مدل هواپیما در محور عرضی شناسایی شده است. در ادامه بر اساس مدل به دست آمده و با استفاده از منطق فازی، واحد تشخیص عیب حس گر وضعیت هواپیما طراحی گردید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، نرخ هشدارهای اضافی به طور متوسط یک هشدار در چهار ساعت پرواز و نرخ هشدارهای ازدست رفته به طور متوسط یک هشدار در دو ساعت پرواز می باشد. این مقادیر به تایید کارشناسان سامانه پهپاد رسید

    کلیدواژگان: هواپیمای بدون سرنشین، تشخیص عیب، شبکه عصبی، منطق فازی
|
  • Nematollah Ghahremani*, Reza Mortazavi, Ali Ahmad Barati Pages 1-12

    In this paper, first, using a test set on a turbocharged diesel engine in the engine test room, a nonlinear model is obtained and it is linearized around several operation points. Then, for the linear models, a linear quadratic integral Gaussian controller (LQIG) with variable parameters as function of engine speed is designed and simulated. In the proposed method, by controlling the wastegate, the boost produced by the turbocharger can be controlled at all engine speeds (especially the lower and middle speeds) with high performance response, thereby improving the output power and engine torque in all speeds. The closed loop control system is simulated and evaluated in the presence of noise and model uncertainty. The simulation results show the better performance and higher robustness in comparison with PID and LQR controllers.

    Keywords: Diesel engine, wastegate, LQIG controller, nonlinear model
  • Hoda Mashayekhi, Mostafa Nazari* Pages 13-23

    In this paper, a model-free reinforcement learning-based controller is designed to extract a treatment protocol because the design of a model-based controller is complex due to the highly nonlinear dynamics of cancer. The Q-learning algorithm is used to develop an optimal controller for cancer chemotherapy drug dosing. In the Q-learning algorithm, each entry of the Q-table is updated using data from states, action, and reward. The action is the chemo-drug dose. The proposed controller is implemented on a four states mathematical model including immune cells, tumor cells, healthy cells, and chemo-drug concentration in the bloodstream. Three different treatment strategies are proposed for three young, old, and pregnant patients considering his/her age. Chemotherapy is used in all cases.  In the older patient, immunotherapy is also used for modifying the dynamics of cancer by reinforcing his/her weak immune system. A Mamdani fuzzy inference system is designed to limit the maximum chemo-drug dose by regarding the age of the patients. Simulation results show the effectiveness of the proposed treatment strategy. It is also shown that immunotherapy is necessary for finite duration cancer treatment in patients with a weak immune system. The used strategy is a model-free method which is the main advantage of this method.

    Keywords: Cancer, Chemotherapy, control, Reinforcement learning
  • Bahram Karimi*, Akram Khoshkhooie Pages 25-37

    In this paper, the design of a distributed adaptive controller for a class of unknown non-affine MIMO strict-feedback multi agent systems with time delay has been performed under a directed graph. The controller design is based on dynamic surface control  method. In the design process, radial basis function neural networks (RBFNNs) were employed to approximate the unknown nonlinear functions. Stability analysis was performed using the Lyapunov-Krasovskii function and it was proved that all the signals of the closed-loop system are semi-globally uniformly bounded. Finally, the simulation results also confirmed the performance of the proposed control method.

    Keywords: Adaptive neural control, Consensus, Dynamic surface control, Non-affine strict-feedback systems, Time delay
  • Hamid Hassanpour, Mehdi Ehsanian* Pages 39-47

    Power decoupling of pulsating grid side power from constant source side power is one of the paramount issues in single phase-phase grid-connected renewable systems. The principal aim of such systems is the decrease of the capacitance of the decoupled capacitor. However, this causes some problems such as an increase in the total harmonic distortion (THD) of injected current to the grid and bus voltage fluctuations. By considering the aforementioned explanation, utilizing control strategies is critical to modify system performance. The voltage controller is responsible for adjusting the bus voltage, suppressing the second-order harmonic, and providing a trade-off between system cost and total harmonic distortion as well as bus voltage fluctuations. This paper presents a digital notch filter in order to improve the system transient response and remove the harmonic ripples. The relations between system cost, THD, and bus voltage fluctuations have been described completely. Moreover, the mathematical expressions of the proposed digital notch filter have been provided. The analyzed system is 250 W PV panel connected to a 220 V RMS, 50 HZ grid. The THD of injected current to the grid is approximately 0.6%.

    Keywords: Single phase-phase renewable systems, THD, Bus voltage fluctuations, Voltage controller, Digital notch filter
  • Sevil M. Sadigh, Abdorreza Kashaninia*, Seyyed MohammadMehdi Dehghan Pages 49-58

    In this paper, an adaptive fault tolerant nonlinear control is proposed for attitude tracking problem of satellite with three magnetorquers and one reaction wheel in the presence of inertia uncertainties, external disturbances, and actuator faults. Firstly, sliding surface variable is chosen based on avoiding the singularity of control signal and guaranteeing the convergence of attitude tracking error to zero in a finite-time. Subsequently, modified non-singular fast terminal sliding mode is designed as fault tolerant control approach. Then, the control gain of reaching law is adaptively designed to improve the performance of proposed controller. The adaptive control gain is designed independent of the upper and lower bounds of the actuator effectiveness factors. Stability proof is performed by Lyapunov function candidate to show that attitude tracking errors and angular velocities are converged to zero. To evaluate the performance of proposed method, simulation results are compared with their non-adaptive version. Outcomes show better performance of the proposed controller in tracking the desired attitude, a significant reduction in convergence time, and reduction in the chattering of control torque.

    Keywords: satellite attitude tracking, fault tolerant control, adaptive modified nonsingular fast terminal sliding mode control, actuator fault, magnetorquers
  • Navid Chiniforoush*, Gholamreza Latif Shabgahi, Majid Azadi Pages 59-69

    The wind is one of the most important and affecting phenomena and is known as one of the significant clean resources of energy. Apart from other atmospheric parameters, the wind has complex behavior and intermittent characteristics. Local phenomena can be accompanied by the wind, which is strong, non-predicted, and damaging.  Weather radars are capable of detecting and displaying storm-related turbulence as well as precipitation in a relatively wide area. This capability can improve the quality of the wind forecast. In this paper, a method is presented and implemented to forecast the probability of strong wind in the next five hours based on the Hidden Markov Model (HMM). The method is expanded to find out the forecast of wind turbine output power and reliability as well. Achieved results show that about 67% of strong winds are correctly forecasted

    Keywords: Wind, Strong wind forecasting, Weather radar, HMM, Wind turbine
  • Mohammad Hadidi, Seyed Mohamad Kargar* Pages 71-83

    Fault detection has always been important in aviation systems to prevent many accidents. This process is possible in different ways. In this paper, we first identify the longitudinal axis plane model using neural network approach. Then based on the obtained model and using fuzzy logic, the aircraft status sensor fault detection unit was designed. The simulation results show that the fault detection system is able to work well, with additional alarms averaging 1 alert per 4-hour flight and miss alert rates averaging 1 alert per 2 hours. The results are confirmed by the experts from the UAV system.

    Keywords: Unmanned aerial vehicle, Fault detection, neural network, Fuzzy logic