فهرست مطالب

کنترل - سال چهارم شماره 4 (زمستان 1389)

مجله کنترل
سال چهارم شماره 4 (زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1390/03/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • شهرام نصرتی*، مسعود شفیعی صفحه 1
    در این مقاله، کلاس خاصی از رفتارهای جمعی در شبکه های چند عاملی مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از روش معروف معکوس ژاکوبین برای رباتهای مکانیکی افزونه، کنترل کننده متمرکزی برای شبکه چند عاملی به منظور تعقیب مسیر مطلوب در فضای رفتار جمعی، طراحی می شود. سپس با استفاده از پروتکلهای اجماع میانگین دینامیکی و جایگزینی متغیرهای جمعی کنترل کننده متمرکز با تخمین توزیع شده این متغیرها، کنترل کننده غیر متمرکزی بدست می آید که بر روی هر گراف تعامل، توزیع شده است. در اینصورت، هر عامل شبکه برای محاسبه کنترل کننده خود، فقط نیاز به اطلاعات محلی خود و اطلاعات عاملهای همسایه خود دارد. شرائط کافی برای پایداری کنترل توزیع شده تعیین شده است. همچنین نتایج شبیه سازی برای کنترل توزیع شده آرایش گروهی از رباتهای سیار ارائه شده است.
    کلیدواژگان: کنترل توزیع شده، کنترل آرایش شبکه های رباتیک سیار، اجماع میانگین دینامیکی، معکوس ژاکوبین، طرح ریزی غیرمتمرکز مسیر
  • حسین بیک زاده، حمیدرضا تقی راد* صفحه 14
    در این مقاله روشی نوینی برای طراحی رویتگر برای سیستمهای غیر خطی بر اساس معادله ریکاتی وابسته به حالت (SDRE) ارائه شده است. علیرغم اینکه استفاده از رویت گر SDRE در مسائل کاربردی توسعه قابل توجهی پیدا نموده است، توسعه تئوری این نوع رویت گرها کمتر طرف توجه قرار گرفته و مسائلی از قبیل تحلیل پایداری و همگرایی آنان مغفول مانده است. در این مقاله پایداری رویت گر SDRE بر اساس تئوری لیاپانوف مورد تحلیل قرار گرفته و شرایط لازم برای پایداری نمایی دینامیک خطای رویتگر تعیین می شود. همچنین با شبیه سازیی یک سیستم غیر خطی مرتبه دو که شرایط تضمین پایداری را ارضاء می نماید، عملکرد مطلوب آن به تصویر کشیده می شود. در پایان با ارائه شبیه سازی های انجام شده بر روی یک موتور الفایی که دارای دینامیک غیر خطی قابل توجهی می باشد، عملکرد رویت گر پیشنهادی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
    کلیدواژگان: رویت گر غیر خطی، نمایش SDC، تحلیل پایداری، پایداری نمایی، شرایط لیپ شیتز، موتور القایی
  • علی اشرف مدرس*، حمیدرضا مومنی صفحه 24
    در این مقاله یک رویتگر مود لغزشی جدید برای تخمین حالت های سیستم های خطی دارای تاخیر زمانی نامعین متغیر با زمان و در حضور ورودی ناشناخته ارائه شده است. روش طراحی ارائه شده مبتنی بر توسعه رویتگر مود لغزشی ژاک(Z ̇ak) برای سیستم های با ورودی ناشناخته است. در این روش سادگی قابل ملاحظه ای در فرآیند طراحی در مقایسه با روش مود لغزشی مشابه ایجاد می شود. با انتخاب تابعی لیاپانوف-کراسوفسکی مناسب و تضمین پایداری خطای تخمین حالات سیستم، پارامترهای رویتگر پیشنهادی از طریق حل نامساوی های ماتریسی خطی به دست می آیند. همچنین به منظور دست یابی به نرخ همگرایی دلخواه، تحلیل دینامیک رویتگر مورد توجه قرار گرفته است. در پایان با ارائه یک مثال عددی کارآیی، سادگی و سرراستی روش نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: رویتگر مود لغزشی، تاخیر زمانی، ورودی ناشناخته، نامساوی های ماتریسی خطی (LMIs)
  • ایمان غفاری *، عبدالحمید خشنود، جعفر روشنی یان صفحه 32
    کنترلرهای بازخوردی مرسوم، در سیستم هایی با انعطاف پذیری و عدم قطعیت هایی ناشی از اثرات نیروهای خارجی و اغتشاشات ، به دلیل کاهش پایداری سیستم عملکرد مطلوبی ندارند. این مقاله به طراحی استراتژی کنترلی براساس مدل مرجع-تطبیقی برای شناسایی فرکانس ارتعاشی نامطلوب می پردازد. سپس از فیلترباریک مدل مرجع تطبیقی برای حذف فرکانس ارتعاشی نامطلوب استفاده می گردد. در خاتمه، عملکرد الگوریتم کنترلی پیشنهاد شده در محیط متلب و سیمولینک ارزیابی و صحت سنجی می گردد.
    کلیدواژگان: کنترل مدل مرجع تطبیقی، فیلترباریک شبکه ای، تخمین فرکانس ارتعاشی
  • تکتم ذوقی*، رضا بوستانی صفحه 39
    تعیین و کنترل عمق بیهوشی در حین عمل جراحی مساله بسیار مهم و حیاتی است. روش های متعددی برای ارائه یک شاخص کمی جهت ارزیابی عمق بیهوشی ارائه شده است. در این مطالعه روش های موجود تحلیل سیگنالهای مغزی، مورد بررسی قرار می گیرند. علاوه بر آن جهت ارائه شاخصی مقاوم به منظور تعیین دقیق تر عمق بیهوشی، روش ها و پیش پردازشهای متفاوتی برای تحلیل سیستم غیرخطی متغیر با زمان ارائه می شود. دو روش ارائه شده در این مطالعه و روش های موجود، بر روی 1870 ثانیه از سیگنال مغزی بیماران مختلف اعمال شده است و در نهایت با اندیس BIS مقایسه شده اند. نتایج تجربی نشان می دهد روش های پیشنهادی با دقت مناسبی قادر به جداسازی حالات مختلف عمق بیهوشی می باشند.
    کلیدواژگان: تعیین عمق بیهوشی، تحلیل موجک، تابع خود همبسته، سیگنال مغزی
  • امید نمکی شوشتری*، علی خاکی صدیق صفحه 51
    استفاده از کلیدزنی و سرپرستی و تلفیق آن با طراحی فیدبک کمی (QFT) برای فرایندهایی که گستره نامعینی وسیعی دارند، در این مقاله پیشنهاد شده است. در این راهکار مجموعه نامعینی به بازه های کوچکتری که به هر کدام یک فرایند (مدل) نامی اختصاص می یابد، تفکیک می شود. با فرض اینکه مساله کنترل مقاوم را برای هر کدام از این بازه ها می توان با تئوری فیدبک کمی حل کرد، در ساختار پیشنهادی از یک تصمیم ساز رده بالا (سرپرست) برای کلیدزنی بین اجزای این بانک کنترل کننده ها استفاده می شود. سرپرست با بررسی ورودی- خروجی های فرایند نامعین و اعمال آن ها به مدلهای نامی گردآوری شده در بانک مدل، کنترل کننده مناسب را وارد حلقه فیدبک می کند. برای تضمین پایداری سیستم کلی از منطق کلیدزنی هیسترزیس جهت کند کردن کلیدزنی استفاده می شود. با بکارگیری مثالهای معروف QFT بهبود عملکرد سیستم حلقه بسته نشان داده شده، همچنین کنترل مقاوم فرایندهای با نامعینی وسیعی که علامت بهره (در فرایندهای تک ورودی-تک خروجی) و یا جفت مناسب وررودی- خروجی (در فرایندهای چندمتغیره) تغییر می کند و با یک کنترل کننده مقاوم QFT قابل انجام نیستند، حل می شود. همچنین به منظور انتقال بدون پرش ناشی از کلیدزنی ایده اشتراک حالت بکار می رود.
    کلیدواژگان: کنترل مبتنی بر کلیدزنی و با سرپرستی، کنترل مقاوم، تئوری فیدبک کمی، انتقال بدون پرش
  • علی ابویی*، محمدرضا جاهد مطلق، محمد مهدی عارفی، زهرا رحمانی چراتی صفحه 62
    در این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی سیستم فوق آشوب لورنز به طور مختصر معرفی می گردد. در ادامه کنترل کننده های مد لغزشی- تطبیقی چنان طراحی می شوند که سیستم فوق آشوب لورنز با وجود عوامل ناخواسته ای همچون عدم قطعیت، اغتشاش،ورودی های کنترلی غیر خطی پایدار گردد.فرض می شود کران های بالای عدم قطعیت، اغتشاش و پارامتر های سیستم لورنز نامعلوم باشند. برای طراحی کنترل کننده های لغزشی- تطبیقی از دو سطح لغزشی - تطبیقی و قوانین تطبیق برای پارامتر های نامعلوم استفاده شده است.پایداری دینامیک مد لغزشی سیستم فوق آشوب و شرط رسیدن به سطوح لغزشی- تطبیقی، با استفاده از قضیه پایداری لیاپانوف به اثبات می رسد. جهت برطرف کردن سوئیچینگ های فرکانس بالای سیگنال های کنترلی ناپیوسته، از جایگزینی یک تابع پیوسته (شبیه به تابع علامت) با تابع علامت استفاده می شود تا با هموار شدن سیگنال های کنترلی از بروز پدیده وزوز در عمل جلوگیری شود. نتایج شبیه سازی کامپیوتری با استفاده از نرم افزار MATLAB نشان می دهد کنترل کننده های طراحی شده قادر به پایدارسازی سیستم لورنز در حضور عوامل ناخواسته ذکر شده، می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم فوق آشوب، کنترل مد لغزشی، عدم قطعیت، پدیده وزوز، ورودی کنترلی غیر خطی، سطوح لغزشی، تطبیقی
|
  • Shahram Nosrati *, Masoud Shafiee Page 1
    A class of collective behaviors is considered. Utilizing inverse jacobian method, a well known technique in redundant manipulators context, centralized controllers is synthesized for a multi-agent network to track desired paths in task space. These centralized controllers are dependent on global variables known as coordination variables. These global variables could be estimated by all the agents using some appropriate dynamic consensus protocols based upon local information which is available to each agent. The consensus protocols make the centralized controllers to be distributed over any interaction topology. Some sufficient conditions are identified to guarantee stability of the interconnection between the centralized controllers and the dynamic consensus estimators. An illustrative example is provided for formation control of a group of mobile agents using some inertial moments of the group.
    Keywords: Distributed control, formation control of mobile robotic networks, dynamic average consensus, inverse jacobain, distributed path planning
  • Hossein Beikzadeh, Hamid Reza D. Taghirad* Page 14
    This paper presents a new technique for nonlinear continuous-time observer design based on the differential state-dependent Riccati equation (SDRE) filter, with guaranteed exponential stability. Although impressive results have rapidly emerged from the use of SDRE designs for observers and filters, the underlying theory is yet scant and there remain many unanswered questions such as stability and convergence. In this paper, Lyapunov stability analysis is used to obtain the required conditions for exponential stability of the estimation error dynamics. Furthermore, through a simulation study of a second order nonlinear model, which satisfies the stability conditions, the promising performance of the proposed observer is demonstrated. Finally, in order to examine the effectiveness of the proposed method, it is applied to highly nonlinear flux and angular velocity estimation problem for induction machines. The simulation results verify how effectively the modification proposed in this paper can increase the region of attraction and the observer error decay rate.
    Keywords: SDRE technique, SDC representation, nonlinear observer, stability analysis, Lipschits conditions, PM synchronous motor
  • Ali Ashraf Modarres*, Hamid Reza Momeni Page 24
    In this paper, a new sliding mode observer (SMO) for state estimation of linear systems with unknown time-varying delay, and in the presence of unknown input is presented. This method is an extension on well known unknown input SMO, proposed by Zak. In our approach, the design procedure is very simplified in comparison with the other similar SMO. With an adequate choice of a Lyapunov-Krasovskii functional, sufficient conditions are obtained in LMIs terms to guarantee asymptotic stability of the state estimation errors. In order to reach a guaranteed convergence rate, the dynamic properties of observer are also analyzed. The effectiveness, simplicity, and straight-forwardness of method are shown by simulation of a numerical example.
    Keywords: Sliding Mode Observer, Time, delay, Unknown input, LMIs
  • Iman Ghaffari *, Abdol Majid Khoshnood, Jafar Roshanian Dr. Page 32
    The conventional feedback controller cannot perform well especially in presence of elastic behavior of flexible systems and variation in the character of disturbances, resulting in the reduction on the stability of the control system. This paper deals with designing a control strategy based on ‘model reference adaptive approach ’applied to appraise a single vibration mode of the system. This approach makes of a model reference adaptive lattice notch filter which has been implemented on the system in the case of recursive form to the elimination of the unsatisfied vibrating frequency. The performances of the proposed control algorithms are evaluated by means of simulation on MATLAB and Simulink.
    Keywords: Model reference adaptive control, Lattice notch filter, Vibrational frequency identification
  • Toktam Zoughi *, Reza Boostani Page 39
    In each surgical operation, monitoring the depth of anesthesia is vital for anesthesiologists. Several methods have been suggested to determine quantitative indices for depth of anesthesia. In this study, to make the index more robust, a beneficial EEG signal preprocessing method and also two efficient methods have been proposed to estimate the depth index during the surgery. To validate the introduced index, the proposed methods are applied to EEG signals of 22 people (1870 epochs) during the surgery and their determined indices are compared to BIS index which is now a reference in anesthesia monitoring. Experimental results showed that the proposed methods can precisely classify the different anesthesia levels of 1870 epochs. Moreover, the results were compared with BIS which shows highly correlated to the Bispectral index (BIS).
    Keywords: determining depth of ansthesia, wavelet analysis, autocorrelation, EEG signal
  • Omid Namaki Shoushtari*, Ali Khaki Sedigh Page 51
    In this paper, the problem of supervisory based switching Quantitative Feedback Theory (QFT) control is proposed for the control of highly uncertain plants. In the proposed strategy, the uncertainty region is divided into smaller regions with a nominal model. It is assumed that a QFT controller prefilter exists for robust stability and performance of the smaller uncertainy subsets. The proposed control architecture is made up by these local controllers, which commute among themselves in accordance with the decision of a high level decision maker called the supervisor. The supervisor compares the candidate local model behaviors with the one of the real plant and selects the controller corresponding to the best fitted model. A hysteresis switching logic is used to slow down switching for stability reasons. It is shown that this strategy improves closed loop performance, and can also handle the uncertainty sets that cannot be tackled by a single QFT robust controller. The multirealization technique to implement a family of controllers is employed to achieve bumpless transfer. Simulation results show the effectiveness of the proposed methodology.
    Keywords: Switching Supervisory Adaptive Control, Robust Control, QFT, Bumpless Transfer
  • Ali Abooee*, Mohammad Reza Jahed Motlagh, Mohammad Mehdi Arefi, Zahra Rahmani Charati Page 62
    In this paper, the dynamical model of the Lorenz hyperchaotic system is briefly introduced. An adaptive-sliding mode control scheme is proposed to stabilize the Lorenz hyperchaotic system in the presence of uncertainties, external disturbances, nonlinearity in the control inputs while parameters of the Lorenz system and the bounds of uncertainties and external disturbances are unknown. The mentioned control scheme is composed of two adaptive sliding surfaces and adaptation laws for unknown parameters. The Lyapunov stability theorem is used to prove the stability of sliding mode dynamics and guarantee the reaching condition. High frequency switching of control inputs is removed by substituting the sign function with a continuous sign-like function. Numerical simulations based on MATLAB software are used to verify the feasibility and effectiveness of the proposed controllers.
    Keywords: Hyperchaotic system, Sliding mode control, Uncertainty, Chattering phenomenon, Nonlinear control inputs, Adaptive, sliding surfaces