فهرست مطالب

مجله کنترل
سال هشتم شماره 2 (تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/03
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بیژن معاونی، مجید بویرزمان صفحات 1-10
    این مقاله به طراحی فیلترکالمن تناسبی-انتگرالی برای سیستم های گسسته در زمان و با حضور ورودی نامشخص می پردازد. هدف از طراحی این فیلتر تخمین متغیرهای حالت سیستم در حضور اغتشاش تصادفی و غیر تصادفی و همچنین در حضور ورودی نامشخص است. به عبارت دیگر فیلتر طراحی شده در این مقاله قصد دارد از نقاط قوت فیلتر کالمن در کنار مزایای رویتگرهای تناسبی- انتگرالی استفاده نماید. بطوریکه با استفاده از حلقه تناسبی بتوان اثر اغتشاشات تصادفی از جمله نویز فرآیند و نیز اندازه گیری را رفع کرد و از سوی دیگر با استفاده از حلقه انتگرالی بتوان بر اغتشاش غیرتصادفی مانند عدم قطعیت پارامتر، اغتشاش بیرونی وارده بر سیستم غلبه کرد. در روند طراحی فیلتر، شرط بدون بایاس بودن و سازگاری فیلتر استخراج گشته و به دنبال اثبات بدون بایاس بودن فیلتر، شرایط حذف اثر ورودی نامشخص و ضرایب فیلتر استخراج می گردد. با استفاده از یک مثال عددی، کارایی این فیلتر نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: فیلتر کالمن تناسبی، انتگرالی، رویتگر با ورودی نامشخص، اغتشاش تصادفی و غیر تصادفی، تخمین بدون بایاس بودن، تخمین سازگار
  • مهندس فرزانه نادی، ولی درهمی*، مهدی رضاییان صفحات 11-20

    سیستم کنترل خودفرمان بینایی، به سیستمی اتلاق می شود که از اطلاعات بازخوردی دوربین برای کنترل ربات استفاده می کند؛ تا ربات، از نقاط شروع دلخواه به نقطه هدف برسد. راه های متنوعی از جمله کنترل با استفاده از مدل ربات، طراحی کنترلگر بصورت مستقیم، و استفاده از ماتریس ژاکوبین در این زمینه مطرح شده است. اما، از آنجا که در بسیاری از مواقع، مدلی از ربات دردسترس نیست و یا بدست آوردن آن کاری دشوار و زمانبر خواهد بود، فرمان کنترل با استفاده از ماتریس ژاکوبین تولید می شود. در اینجا، با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و آموزش برون خط آن ها با داده های آموزشی، معکوس ماتریس ژاکوبین تقریب زده می شود؛ تا مستقیما در قانون کنترل موردنظر استفاده شود. به ازای هر کدام از درجات آزادی بازوی ربات، یک شبکه عصبی دو لایه با ساختار پیشرو درنظر گرفته شده است. فاصله مجری نهایی با هدف (در دو بعد x و y) و مختصات مفصل شانه در دو بعد x و y، ورودی های این شبکه ها، و خروجی آن ها، بیان کننده میزان تغییرات ویژگی ها به تغییر در مقادیر متغیرهای مفصل ربات (المانهای معکوس ماتریس ژاکوبین) می باشد. روش ارائه شده بر روی بازوی ربات واقعی پیاده سازی شده است و نتایج آزمایشات حاکی از موفقیت روش پیشنهادی در رساندن مجری نهایی به نقاط هدف مختلف در محیط کاری با دقت مناسب است.

    کلیدواژگان: کنترل خودفرمان بینایی، ماتریس ژاکوبین، بازوی ربات، شبکه های عصبی مصنوعی
  • سعید خان کلانتری، وحید پاشازاده، محمد تشنه لب صفحات 21-34
    عملکرد مطلوب سیستم ترمز ضد قفل برای هر نوع جاده با کیفیت های خاص خود در مقدار مشخصی لغزش اتفاق می افتد، بنابراین تنظیم لغزش مطلوب چرخ ها منجر به عملکرد بهتر سیستم ترمز ضد قفل شده و خودرو بدون قفل شدن چرخ ها در زمان کوتاه تری پس از ترمز گیری متوقف می شود. سیستم ترمز ضدقفل، سیستمی غیرخطی همراه با عدم قطعیت های فراوان بر اساس کیفیت جاده می باشد که بحث کنترل لغزش چرخ را مشکل می سازد. در این مقاله هدف طراحی کنترل کننده ی مد لغزشی برای کنترل مستقل لغزش چهار چرخ خودرو و یا به عبارت بهتر تنظیم لغزش به مقدار مرجع است. در این تحقیق مدلی از یک خودرو چهارچرخ ارائه و هدف کنترل مستقل لغزش هر چرخ می باشد. در فاز ارزیابی کنترل کننده های طراحی شده از شبیه ساز کارسیم استفاده شده است، که این شبیه ساز یکی از معتبرترین شبیه سازهای تست می باشد و از مدل واقعی خودرو استفاده می کند. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب کنترل کننده ی طراحی شده به روش کنترل مد لغزشی در مقایسه با روش های معتبر ارائه شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم ترمز ضدقفل، کنترل مد لغزشی، لغزش چرخ و اصطکاک جاده
  • مرضیه احمدی، علیرضا فرجی، ابوالفضل حلوایی نیاسر صفحات 35-46
    این مقاله به طراحی یک کنترل کننده بهینه غیرخطی برای مدل غیرخطی شش درجه آزادی یک زیردریایی می پردازد. اهداف طراحی پایدارسازی، رسیدن به عمق مطلوب در پایان مانور و انتخاب مسیر بهینه مانور است که با حل بهینه تابع هزینه تعریف شده قابل دستیابی است. نوآوری این مقاله انتخاب روشمند گام در حل مسئله بهینه سازی تابع هدف به کمک الگوریتم گرادیان نزولی است که سرعت همگرایی روش را تا حدود دو برابر نسبت به انتخاب گامهای یکسان افزایش یافته است. در پایان به کمک شبیه سازی با نرم افزار متلب رفتار مقاوم کنترل کننده در حضور عدم قطعیت پارامتری مدل برای مانور در عمق های مختلف بررسی شده که نتایج نشان دهنده دستیابی به اهداف طراحی و عملکرد مقاوم کنترل کننده طراحی شده است.
    کلیدواژگان: حرکت زیردریایی در کانال عمق، کنترل کننده بهینه غیرخطی، گرادیان نزولی، انتخاب روشمند گام، عدم قطعیت پارامتری
  • سید جواد طالبیان، جعفر حیرانی نوبری صفحات 47-58
    در این مقاله الگوریتم هدایت پرنده بدون سرنشین در صفحه افق، بر مبنای نقطه راه های مسیر و پایه های واصل آن ها طراحی شده است. طراحی در دو مرحله عملکردی مجزا صورت پذیرفته است. جهت پیمودن پایه های مستقیم، یک الگوریتم تعقیب خط و جهت قرارگیری از روی یک پایه بر روی پایه بعدی، یک الگوریتم هدایت چرخش، با در نظر گرفتن دینامیک اتوپایلوت، سامان داده شده است. در چرخش، ابتدا مسیر مطلوبی برای چرخش انتخاب گردیده، سپس الگوریتمی برای شکل دهی مسیر متناسب با این مسیر مطلوب طراحی شده است. با توجه به حداکثر شتاب جانبی قابل اعمال به پرنده و همچنین جهش نداشتن فرمان شتاب جانبی در آغاز چرخش، نقاط آغاز و پایان چرخش، بر روی پایه فعلی و پایه بعدی، به گونه ای که فاصله مسیر پرواز از پایه ها کمینه گردد، تعیین شده است. در انتها نتایج شبیه سازی برای یک سناریوی پروازی، شامل چندین پایه، ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم هدایت افقی، پایه ی مسیر، تعقیب خط، چرخش، شکل دهی مسیر
  • وحید بهنام گل، احمدرضا ولی، علی محمدی صفحات 59-67
    در این مقاله یک سیستم هدایت غیرخطی و مقاوم در مقابل مانورهای هدف طراحی شده است. برای این منظور ابتدا یک الگوریتم نوین مد لغزشی مرتبه بالا ارائه گردیده است. قانون هدایت طراحی شده توسط این الگوریتم دستور شتاب جانبی همواری را صادر کرده که برخورد با اهداف مانوردار را تضمین می کند. در این الگوریتم بر خلاف تئوری های مد لغزشی مرتبه بالای ارائه شده در مراجع برای طراحی قانون هدایت، پایداری سیستم حلقه بسته در حضور نامعینی تضمین می گردد و بنابراین نیازی به رویتگر برای تخمین مانورهای هدف نخواهد بود. برای طراحی قانون هدایت دو بعدی با استفاده از این الگوریتم، متغیر لغزشی بر اساس سرعت نسبی جانبی بین رهگیر و هدف تعریف شده است. قانون هدایت طراحی شده دستور شتابی را صادر می کند که تضمین کننده ی همگرایی این متغیر لغزش و برخورد با هدف می باشد. نتایج شبیه سازی برتری قانون هدایت پیشنهادی را در مقایسه با قوانین هدایت دیگر نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم هدایت، اهداف مانوردار، مد لغزشی مرتبه بالا، نامعینی، وزوز
|
  • Dr Bijan Moaveni, Majid Booyerzaman Pages 1-10
    In this paper، we introduce the proportional-integral kalman filter for discrete time systems with unknown input. The Proportional-Integral observers (PIOs) have good performance in deal with uncertainty in model، while those cannot handle the effect of determinstic unknown inputs. On the other hand، the Unknown Input Kalman filter (UIKF) is sensitive to uncertianty، while it provides unbiased minimum-variance estimation in the presence of unknown input. Here، we introduce Unknown Input Proportional Integral Kalman filter (UIPIKF) as an unbiased minimum-variance estimator in the presence of uncertainty and unknown input in the model. Using a numerical example، the effectivness of the filrer is demonstrated.
    Keywords: Proportional Integral Kalman Filter, Unknown Input Observer, Stochastic, Deterministic Disturbance, Unbiased Estimation, Consistent Estimation
  • Eng. Farzane Nadi, Dr. Vali Derhami, Dr. Mehdi Rezaeian Pages 11-20

    Visual servoing system is a system to control a robot by visual feedback so that robot drives from any arbitrary start position to the target positions. Various ways، including control by using model of the robot، designing controller directly، and using Jacobian matrix have been studied. Since there is not access to model of robot and obtaining a model of robot would be difficult and time consuming، in many cases، the control law is obtained using Jacobian matrix. In this paper، inverse of Jacobian matrix is approximated using artificial neural networks. The approximated neural models are used in control law directly. For each degree of freedom of the robot manipulator، a two-layer feedforward neural network is considered. The distance between end-effector and target along the x-axis and y-axis، and the shoulder joint coordinates along the x-axis and y-axis are the inputs of each of the networks and the outputs are the fraction of the related robot joint changes to the image features changes (the elements of the inverse of Jacobian matrix). The proposed method has been implemented on a real robot manipulator. The experimental results show that the proposed control system can move the end-effector to different target positions in workspace with good accuracy.

    Keywords: Visual servoing, Jacobian matrix, robot manipulator, artificial neural network
  • Saeed Khan Kalantary, Vahid Pashazadeh, Mohammad Teshnehlab Pages 21-34
    Desirable performance of Anti-lock braking system for any kind of road with its specific qualities in a certain amount of slip occurs، Thus regulation the optimum wheel slip leading to better performance and the car without locking the wheels stopped in a short time after braking. Anti-lock braking system is a nonlinear system with uncertainties، based on the quality of the road which makes it difficult to control wheel slip. The purpose of this paper is designing the sliding mode controller for independent control of vehicle wheels slip or in other words regulate the wheel slip to the reference slip. In this paper، we have presented a model of car with four wheels and the purpose is independent control of each wheel slip. In the evaluation phase of designed controllers، CARSIM simulator has been used which is one of the most prestigious simulator and used the real model of the car. The simulation results show better performance of the controller designed with the method of sliding mode control compared to the conventional methods.
    Keywords: Anti, lock braking system, sliding mode control, wheel slip, road friction
  • Marzieh Ahmadi, Aliraza Faraji, Abolfazl Halvaei Niasar Pages 35-46
    This paper proposes the design of a nonlinear optimal controller for a submarine with nonlinear model with six degrees of freedom (6-DOF). The control aims includes achieving system stability، reaching the submarine to a desirable point at the end of the maneuver، and choosing the optimal path that are accessible by solution of optimal cost function. The novelty of this paper is the systematic step selection in the gradient descent algorithm that has increased the rate of convergence beyond two times rather than fixed step algorithm. Finally، via some simulations، the robust performance of the designed controller for moving in different depths with considering of parametric uncertainty has been confirmed.
    Keywords: Submarine maneuver in depth channel, Nonlinear optimal control, Gradient descent, Systematic step selection, Parametric uncertainty
  • Seyyed Javad Talebian, Jafar Heirani Nobari Pages 47-58
    In this article a horizontal guidance algorithm for an unmanned air vehicle is proposed، based on trajectory waypoints and legs between them. Design is done in two phases. For straight legs، a line following algorithm is designed، with consideration of autopilot dynamics، and for turn from active leg to next one، a turn guidance algorithm is proposed. Turn guidance algorithm is designed in two steps. At the first step، a desired trajectory is selected and then an algorithm is proposed to shape the trajectory according to the desired trajectory. Also with consideration of maximum lateral acceleration of the UAV and no jumping in lateral acceleration command at the beginning of turning phase، start and end point of the turn is determined to minimize the turn trajectory from legs.
    Keywords: Horizontal guidance algorithm, Trajectory legs, Line following, Turn, Trajectory shaping
  • Vahid Behnamgol, Dr Ahmadreza Vali, Dr Ali Mohammadi Pages 59-67
    In this paper، a nonlinear and robust guidance system against target maneuvers has been designed. For this purpose، first a new high order sliding mode algorithm is proposed. The designed guidance law with this algorithm generates a smooth acceleration command that guarantees collision with target. In this algorithm، unlike previous high order sliding mode theories، the stability of close loop system in the presence of uncertainty is guaranteed، therefore the observer is not required for estimation of target maneuvers in the proposed guidance law. For designing two point guidance law using this algorithm، a sliding variable has been introduced using relative lateral velocity. Designed guidance law generates acceleration commands that guarantee convergence of sliding variable. Simulation results show the better performance of proposed guidance law in comparison with other guidance laws.
    Keywords: guidance system, maneuvering targets, high order sliding mode, uncertainty, chattering