فهرست مطالب

مجله کنترل
سال ششم شماره 3 (پاییز 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/01/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فاطمه فتحی نژاد، ولی درهمی صفحه 1
    استفاده از یادگیری باناظر در ناوبری ربات های متحرک، با چالش های جدی از قبیل ناسازگاری و اختلال در داده ها، مشکل جمع آوری نمودن داده آموزش و خطای زیاد در داده های آموزشی مواجه می باشد. قابلیت های یادگیری تقویتی همچون عدم نیاز به داده آموزشی و آموزش تنها با استفاده از یک معیار اسکالر راندمان باعث کاربرد آن در ناوبری ربات شده است. از طرفی یادگیری تقویتی زمانبر بوده و دارای نرخ شکست های بالا در مرحله آموزش می باشد. در این مقاله، یک ایده جدید برای استفاده موثر از هر دو الگوریتم یادگیری فوق ارائه می شود. یک کنترلگر فازی سوگنو مرتبه صفر با تعدادی عمل کاندید برای هر قاعده جهت تولید فرمان های کنترل ربات در نظر گرفته شده است. هدف از آموزش تعیین عمل مناسب برای هر قاعده است. روش ترکیبی پیشنهاد شده دو مرحله دارد. در مرحله اول، داده آموزشی با حرکت ربات توسط ناظر در محیط جمع آوری می شود. سپس با بهره گیری از روش جدید ارائه شده، پارامترهای ارزش هر عمل کاندید در قواعد فازی با کمک داده های آموزشی مقدار دهی اولیه می شوند. در مرحله دوم از الگوریتم سارسای فازی برای تنظیم دقیق تر پارامترهای تالی کنترلگر بصورت برخط استفاده می شود. نتایج شبیه سازی در شبیه ساز KiKS برای ربات خپرا حاکی از بهبود قابل توجه در زمان یادگیری، تعداد شکست ها، و کیفیت حرکت ربات می باشد.
    کلیدواژگان: ناوبری ربات، یادگیری باناظر، یادگیری تقویتی، کنترلگر فازی
  • صیاد نصیری، بیژن معاونی، غلامحسن پایگانه، محمد عارفیان صفحه 11
    سیستم ترمز ضد قفل یکی از سیستم های ایمنی فعال می باشد، که به منظور دستیابی به شتاب منفی حداکثری در شرایط اضطراری ترمزگیری و همچنین افزایش پایداری و کاهش مسافت ترمزی طراحی شده است. هدف از این مقاله، مدل سازی تئوری- تجربی سیستم ترمز هیدرولیکی ضد قفل خودرو می باشد. از آنجایی که این سیستم بنیان و زیر بنای سایر سیستم های کنترلی خودرو همچون EBD، ESP، ACC و غیره است، لذا دستیابی به معادلات حاکم بر این سیستم،حائز اهمیت فراوان است. در این مقاله ابتدا روابط دینامیکی حاکم بر سیستم ترمز هیدرولیکی ضد قفل از پدال ترمز تا چرخ و زمین ارائه شده و سپس شبیه سازی های لازمبر اساس مدل ارائه شده در نرم افزارMATLAB انجام گرفته است. در پایان با انجام آزمایش های تجربی بر روی خودرویمجهز به ادوات و تجهیزات اندازه گیری و ثبت اطلاعات،صحه گذاری مدل سازی و شبیه سازی ارائه شده، انجام پذیرفته است.
    کلیدواژگان: سیستم ترمزخودرو، سیستم ترمز ضد قفل، مدل سازی، شبیه سازی و صحه گذاری
  • حسن ذاکری، سجاد ازگلی صفحه 27
    در این مقاله به ارائه یک روش الگوریتمی برای طراحی رگولاتور تناسبی-انتگرالی برای دسته ای از سیستم های غیرخطی که نمایش فضای حالت آن ها در قالب توابع چندجمله ای می باشند، می پردازیم. طراحی بر اساس مدل غیرخطی از سیستم، معین و یا نامعین، و به کمک بهینه سازی مجموع مربعات انجام می گیرد. روش طراحی برمبنای تابعی به نام تابع چگالی تبدیل به یک مسئله بهینه سازی محدب و به فرم برنامه ریزی مجموع مربعات ارائه شده و مقاومت طراحی با در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامتری در سیستم به روشی مشابه S-Procedure تعمیم یافته، تضمین گردیده است. سپس کارایی روش ذکر شده به کمک شبیه سازی بررسی می شود. در این مقاله، علاوه بر ارائه روش جدیدی در طراحی کنترل گر تناسبی-انتگرالی که مبتنی بر روش های خطی سازی محلی نبوده و به طور فراگیر عمل می کند، فرمول بندی جدیدی نیز برای بیان عدم قطعیت پارامتری در سیستم های غیر خطی ارائه گردیده است. شرایط پایداری به دست آمده، هیچکدام از محدودیت های روش های قبلی از جمله نیاز به خطی سازی تقریبی و یا سیستم پایدار را نداشته و بر اغلب دشواری های طراحی کنترل غلبه می کند. همچنین استفاده از روش تجزیه مجموع مربعات، باعث حذف محافظه کاری در به دست آوردن شرایط پایداری شده و به طور مستقیم پایداری سیستم غیرخطی را نتیجه می دهد.
    کلیدواژگان: PI مقاوم، تجزیه مجموع مربعات، تابع چگالی، طراحی کنترل غیر خطی، عدم قطعیت پارامتری
  • علی خالقی کارسالاری، مسعود شفیعی صفحه 37
    در این مقاله روشی برای حل عددی معادلات دیفرانسیلی- جبری به شکل هزنبرگ ارائه شده است. در روش ارائه شده یک سطح لغزشی متناسب با ایندکس سیستم تعریف شده است که معادله ی کاملی برای محاسبه ی متغیر جبری در اختیار قرار می دهد. همچنین به دلیل پایداری سطح لغزشی، همگرایی خطای دوری از خمینه ی قید در معادله ی دیفرانسیلی- جبری تضمین شده است. در انتها، روش روی چند مثال خطی ایندکس و غیر خطی اعمال شده و نتایج آورده شده است.
    کلیدواژگان: معادلات دیفرانسیلی، جبری، شکل هزنبرگ، حل عددی، کنترل مد لغزشی، ردیابی خمینه ی قید
  • سید وهاب شجاع الدینی، آرمین پارسیان نژاد، مجتبی فرزانه صفحه 51
    در این مقاله روشی جدید برای حصول بهینه برق از توربین های مزارع برق بادی ارایه می شود. در روش پیشنهادی با استفاده از تلفیق سابقه زمانی پارامترهای باد با اطلاعات مکانی آن، مدلی مبتنی بر استنتاج فازی برای مزرعه بادی تشکیل شده و به روز می شود. با استفاده از مدل فوق، می توان پارامترهای باد دریافت شده توسط هر توربین در مزرعه بادی را به دست آورد. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، دو نوع متداول از شرایط وزشی باد با تغییرات کند و تند شبیه سازی می شود. نتایج حاکی از آن هستند که روش پیشنهادی می تواند در حالت وزش باد با تغییرات کند خطای تخمین باد و میزان یکنواختی برق حاصله را به ترتیب 3/5 درصد و 52/0 ولت نسبت به روش های موجود بهبود بخشد. این بهبودها در شرایط وزش باد تند به ترتیب1/17 درصد و 7/12 ولت به دست می آیند. بر این اساس ملاحظه می شود که مدل پیشنهادی این مقاله خصوصا در شرایط وزش بادهای با توربولانس بالا می تواند پارامترهای تنظیم دقیق تری برای توربین ها به دست آورده و در نتیجه برق یکنواخت تری را به شبکه تزریق نماید.
    کلیدواژگان: مزرعه برق بادی، تخمین، توان بهینه، مدلسازی فازی، آنتروپی
  • نسیبه ظهرابی، حمیدرضا مومنی، امیرحسین ابوالمعصومی صفحه 61
    در این مقاله طراحی کنترل کننده مود لغزشی برای سیستم های پرش مارکوف همراه با تاخیر زمانی با ماتریس نرخ احتمال انتقال نیمه معلوم در حضور اغتشاش صورت گرفته است. روش ارائه شده کاملا کلی می باشد و سیستم های پرش مارکوف با احتمال های انتقال کاملا نامعلوم یا کاملا معلوم را در بر می گیرد. در ابتدا شرایط کافی برای وجود سطح لغزش خطی و پایداری تصادفی دینامیک مود لغزشی بر پایه ناتساوی های ماتریسی خطی ارائه گردیده است. در ادامه یک کنترل کننده مود لغزشی چنان طراحی شده است که مسیرهای حالت سیستم حلقه بسته در زمان محدود به سطح لغزشی مورد نظر برسند و برای تمام زمان های بعدی در آن باقی بمانند. در نتیجه با اعمال قانون کنترل بدست آمده سیستم حلقه بسته پایدار تصادفی خواهد شد و طراحی کنترل کننده به پایان می رسد. تمام شرایط بدست آمده بر پایه ناتساوی-های ماتریسی خطی می باشند که به وسیله نرم افزار روش های عددی به آسانی قابل حل هستند. در آخر یک مثال عددی برای تضمین کارایی و معتبر بودن روش پیشنهاد شده آورده شده است.
    کلیدواژگان: سیستم های پرش مارکوف، پایداری تصادفی، کنترل مود لغزشی، تاخیر زمانی، احتمال های انتقال نیمه معلوم، ناتساوی های ماتریسی خطی
  • بهنام میری پور فرد، احمد باقری، نادر نریمان زاده صفحه 71
    رباتهای دوپا راه رونده چرخه حدی از نظر مصرف انرژی بسیار کارآمد هستند و حرکات آنها طبیعی و مشابه انسان است، اما قابلیت آنها در دفع اغتشاش خارجی در مقایسه با رباتهایی که بر اساس نقطه ممان صفر راه می روند، به خوبی بررسی نشده است. در این مقاله یک مدل هفت درجه آزادی صفحه ای ترکیبی (گسسته-پیوسته) و ناقص عملگر (چهار عملگر) برای ربات راه رونده چرخه حدی در نظر گرفته شده است. فرض می شود که ربات به هنگام راه رفتن تحت یک اغتشاش ضربه ای خارجی قرار می گیرد. ابتدا نگاشتهایی جهت ارتباط دادن حالتهای قبل و پس از برخورد پاها با زمین و همچنین اغتشاش ضربه ای به دست آمده است و سپس به کنترل ربات پرداخته شده است. کنترل بر اساس تعیین قیود مجازی هولونومیک برای کنترل کننده پسخورد بر پایه پیشامد انجام می پذیرد تا چرخه حدی پایدار برای ربات پس از اعمال اغتشاش تولید کند. شبیه سازی های متعددی با در نظر گرفتن اغتشاش در هنگام راه رفتن انجام شده است. نتایج، عملکرد روش در بازیابی تعادل در برابر اغتشاشاتی که در صفحه ساجیتال به سمت جلو و عقب به هنگام فاز تک تکیه گاهی و دو تکیه گاهی وارد می شوند را نشان می دهد. علاوه بر آن، نتایج نشان داد که حرکات شبیه سازی شده مشابه عکس العمل های مشاهده شده در انسان برای بازیابی تعادل در برابر اغتشاشات است.
    کلیدواژگان: ربات راه رونده چرخه حدی، اغتشاش خارجی، مدل ترکیبی و گسسته پیشامد، کنترل پسخورد
|
  • Fateme Fathinezhad, Vali Derhami Page 1
    Applying supervised learning in robot navigation encounters serious challenges such as inconsistence and noisy data, difficulty to gathering training data, and high error in training data. Reinforcement Learning (RL) capabilities such as lack of need to training data, training using only a scalar evaluation of efficiency and high degree of exploration have encourage researcher to use it in robot navigation problem. However, RL algorithms are time consuming also have high failure rate in the training phase. Here, a novel idea for utilizing advantages of both above supervised and reinforcement learning algorithms is proposed. A zero order Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy controller with some candidate actions for each rule is considered as robot controller. The aim of training is to find appropriate action for each rule. This structure is compatible with Fuzzy Sarsa Learning (FSL) which is used as a continuous RL algorithm. In the first step, the robot is moved in the environment by a supervisor and the training data is gathered. As a hard tuning, the training data is used for initializing the value of each candidate action in the fuzzy rules. Afterwards, FSL fine-tunes the parameters of conclusion parts of the fuzzy controller online. The simulation results in KiKS simulator show that the proposed approach significantly improves the learning time, the number of failures, and the quality of the robot motion.
    Keywords: Robot navigation, Supervised learning, Reinforcement learning, Fuzzy controller
  • Sayad Nasiri, Bijan Moaveni, Golamhassan Payganeh, Mohammad Arefiyan Page 11
    Antilock brake system (ABS) is an active automobile safety system to achieve the maximum negative acceleration during the braking process. Also, ABS increases the automobile stability and reduces the stopping distance. Modeling the brake system and particularly ABS are very important, due to that ABS is the foundation of other advanced automobile control systems like EBD, ESP and ACC. In this paper, we introduce a detailed model of hydraulic ABS. Also, in this paper, we evaluate and validate the presented modeling, by comparing the results of simulations to experimental tests.
    Keywords: Automobile Brake System, Antilock Brake System, Modeling, Simulation, Validation
  • Hasan Zakeri, Sadjaad Ozgoli Page 27
    This paper presents a new algorithmic method to design PI controller for a class of nonlinear systems whose state space description is in the form of polynomial functions. Design procedure is taken place based on certain or uncertain nonlinear model of system and sum of squares optimization. A so called density function is employed to formulate the design problem into a convex optimization program of sum of squares optimization form. Robustness of the design is guaranteed by taking parametric uncertainty into account with an approach similar to that of generalized S-Procedure. Validity and applicability of the proposed method is certified with numerical simulation. This paper, besides presenting an innovated PI control design which is not based on local linearization and works globally, announces a new approach in formulating parametric uncertainty in nonlinear systems. Derived stability conditions do not suffer from any drawbacks seen in previous results, such as depending on a linearized model or a stable model and it can overcome most control difficulties. Furthermore, employing sum of squares techniques makes it possible to drive stability conditions with least conservatism and directly derive stability of nonlinear system.
    Keywords: Robust PI Control, Sum of Squares Decomposition, Density Function, Nonlinear Control Synthesis, Parametric Uncertainty
  • Ali Khaleghi Karsalari, Masoud Shafiee Page 37
    In this paper, a method for numerical solution of differential-algebraic equations (DAEs) in Hessenberg form is presented. In this method, a sliding surface proportional to systems index is defined that generates a complete equation to calculate algebraic variables. Since the sliding surface is stable, convergence of the distance from manifold constraint in DAE is satisfied. Finally, the proposed method is applied for some linear and nonlinear index-3 systems. Numerical solutions confirm the accuracy of the proposed technique.
    Keywords: differential, algebraic equations, Hessenberg form, sliding mode control, constraint manifold tracking
  • Seyed Vahab Shojaedini, Armin Parsiannejad, Mojtaba Farzaneh Page 51
    In this paper, a novel method is introduced for optimum energy harvest from windfarms. In the proposed method, wind farm is modeled by fuzzy-logic and the model is updated using a combination of wind parameters history and wind’s spatial information. Utilizing this model, the parameters for the wind blowing through each turbine in the wind farm is estimated. To evaluate the performance of the proposed method two practical wind types are simulated. In the first scenario, the wind maintains low turbulence and its parameters change slowly while in the second scenario the wind demonstrates high turbulences and its parameters undergo sudden shifts. Simulation results for the proposed method are obtained in both scenarios. For the first scenario, thecomparison reveals that the proposed method improves the accuracy of wind speed estimation and the monotonousness of the obtained electrical voltage by 5.3% and 0.52 volts respectively compared to existing methods. These improvements reach 17.1% and 12.7 volts in the presence of high turbulence winds in the second scenario. Based on these corroborating simulations, it is concluded that the proposed method provides a more accurate estimate of wind parameters for the wind blowing through the wind farm.
    Keywords: Wind Farm, Estimation of Wind Parameters, Optimum Electrical Energy, Fuzzy Modeling, Entropy
  • Nasibeh Zohrabi, Hamid Reza Momeni, Amir Hossein Abolmasoumi Page 61
    In this paper, a sliding mode controller for time-delay Markovian jump systems with partly unknown transition probability matrix in presence of disturbance is designed. The proposed method is quite general and includes both systems with completely known and completely unknown transition probability rates. At first, sufficient conditions for existence of linear switching surface are obtained in terms of linear matrix inequalities (LMIs) that guarantee the stochastic stability of sliding mode dynamics. Then, a sliding mode controller is designed such that the closed-loop system’s state trajectories reach the desired sliding surface in a finite time and maintain there for all subsequent times. As a result, the stochastic stability of closed-loop system is guaranteed by applying a specifically designed control law. All of the conditions are presented in terms of linear matrix inequalities and can be simply solved by means of numerical software tools. Finally, anumerical example is given to demonstrate the validity and effectiveness of the proposed method.
    Keywords: Markovian Jump Systems (MJSs), Stochastic Stability, Sliding Mode Control (SMC), Time, Delay, Partly Unknown Transition Probabilities, Linear Matrix Inequalities (LMIs)
  • Behnam Miripour Fard, Ahmad Bagheri, Nader Nariman, Zadeh Page 71
    The motions which are achievable by Limit Cycle Walkers are energetically efficient and natural looking. But their capability in external disturbance rejection is still an unexplored field of study in comparison with ZMP based walkers. In this paper a planar, under-actuated and hybrid Limit Cycle Walker with seven degrees of freedom (DOF) is considered. During walking, it is assumed that the robot is subjected to an impulsive external disturbance. First, some maps have been obtained to relate the states of the system just before and just after the impact events. Then, the control is done based on the determination of holonomic constraints for the event-based feedback controller. Several simulations have been done considering disturbances exerted during walking. The results showed the performance of the method in recovery of disturbances occurring in the sagittal plane in both anterior and posterior directions. Moreover, the results showed that the simulated motions can be characterized in terms of strategies observed in human for balance recovery against perturbations during walking.
    Keywords: Limit Cycle Walker, External Disturbance, Hybrid Event Based Model, Feedback Control