فهرست مطالب

  • سال هشتم شماره 4 (زمستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/11/17
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امیر یعقوبی، محمدرضا عاروان، عباس تقی پور کمنی، علی نصراللهی صفحات 1-13
    یکی از متداول ترین روش های توسعه و ارزیابی سامانه های هوافضایی، آزمون سخت افزار در حلقه می باشد که در آن بخشی از سامانه که قرار است توسعه یابد و یا عملکرد آن مورد بررسی قرار گیرد به صورت سخت افزاری و سایر بخش های سامانه به صورت نرم افزاری در حلقه شبیه سازی پرواز قرار می گیرند. این آزمون یک شبیه سازی حلقه بسته و زمان-واقعی است که برای پیاده سازی آن، از بستری تحت عنوان آزمون گر سخت افزار در حلقه استفاده می شود. این مقاله به طراحی و پیاده سازی آزمون گر سخت افزار در حلقه رایانه پرواز یک موشک تاکتیکی با هدایت ترکیبی اختصاص دارد. رایانه پرواز، زیرسامانه ای اساسی از موشک مورد نظر است که محاسبات مربوط به هدایت و کنترل در آن انجام می شود. این زیرسامانه برای پیاده سازی الگوریتم های هدایت و کنترل، داده های مورد نیاز را از جستجوگر و سایر سنسورهای موشک شامل ژیروسکوپ آزاد اندازه گیر زاویه غلتش و پتانسیومترهای بالک های کنترلی دریافت کرده و فرمان مناسب را جهت تصحیح مسیر حرکت موشک، به عملگرها ارسال می کند. جهت راستی آزمایی عملکرد این رایانه پرواز، می توان از آزمون های حلقه باز و حلقه بسته استفاده نمود. در این مقاله برای ارزیابی حلقه بسته رایانه پرواز، یک آزمون گر سخت افزار در حلقه، طراحی و پیاده سازی شده است. این آزمون گر شامل دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری است که هدف آن ایجاد شرایطی نزدیک به واقعیت برای ارزیابی عملکرد سخت افزار رایانه پرواز می باشد. پس از طراحی این آزمون گر، نتایج آن با نتایج شبیه سازی شش درجه آزادی موشک در سناریوهای مختلف مقایسه گردیده است که همخوانی مناسب نتایج، درستی طراحی صورت گرفته را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: رایانه پرواز، آزمون سخت افزار در حلقه، شبیه سازی شش درجه آزادی، پردازنده DSP
  • فرزانه تاتاری، محمد باقر نقیبی سیستانی صفحات 15-30
    این مقاله به معرفی بازی های گرافی دیفرانسیلی برای سیستم های چند عاملی غیر خطی زمان پیوسته می پردازد و یک روش بهینه توزیع شده برخط برای حل آنها پیشنهاد می کند. در بازی های گرافی دیفرانسیلی، دینامیک خطا و اندیس عملکرد هر بازیکن تنها بستگی به اطلاعات همسایگان محلی آن عامل دارد. الگوریتم تکرار سیاست توزیع شده پیشنهاد شده، حل تقریبی معادلات همیلتون-جاکوبی کوپل شده همکارانه متعلق به عامل های غیر خطی را به صورت برخط انجام می دهد. در این الگوریتم که بر مبنای یادگیری تقویتی طراحی شده، هر یک از بازیکنان از ساختار شبکه عصبی نقاد-کنترلر استفاده می کند و تنظیم وزن های شبکه های عصبی نقاد و کنترلر به صورت همزمان انجام می شود. در حالی که تمام شبکه های عصبی نقاد-کنترلر در حال یادگیری هستند، پایداری حلقه بسته و همگرایی به قوانین کنترل بهینه تضمین می گردد. در انتها، نتایج به دست آمده از شبیه سازی، عملکرد و صحت الگوریتم پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: بازی های گرافی دیفرانسیلی غیرخطی، شبکه های عصبی، کنترل بهینه، یادگیری تقویتی
  • محمد صادق اخیانی، حمید خالوزاده صفحات 31-41
    در دهه های اخیر، تئوری سیستم های کنترل در بسیاری از موضوعات صنعتی، پزشکی و... مورد استفاده قرار گرفته است. بیماری دیابت یکی از موضوعات جدید و مورد توجه علم کنترل می باشد. برای بیماران دیابتی نوع اول، به دست آوردن نرخ تزریق مناسب انسولین به صورت اتوماتیک همواره موضوع مورد توجه پزشکان بوده است. هدف از کنترل و درمان دیابت، نگه داشتن گلوکز خون در حد طبیعی در بدن می باشد. در واقع، تعمیم بسیاری از کنترل کننده های رایج برای سیستم های بدون تاخیر به سیستم های تاخیردار امکان پذیر نبوده و محققان در حال بررسی روش های طراحی این کنترل کننده ها برای سیستم های تاخیردار هستند. عموما در بیان رفتارهای سیستم به فرم غیرخطی تاخیری تعداد معادلات دیفرانسیل کاهش یافته، در حالی که روش کنترل آن ها به مراتب پیچیده تر خواهد بود. استفاده از ایده شبه خطی سازی، روشی را جهت یافتن یک حل زیربهینه این گونه مسائل ارائه می دهد. در این مقاله طراحی سیستم رگولاتوری گلوکز- انسولین به کمک مدل غیرخطی تاخیری برای بیماری دیابت در نظر گرفته می شود. راهکار کنترل حلقه بسته سیستم، روشی جدید درکنترل بهینه سیستم های غیرخطی تاخیری موسوم به ESDRE خواهد بود. با استفاده از روش شبه خطی سازی سیستم های غیرخطی تاخیری و کنترل کننده پیشنهادی، نرخ تزریق بهینه انسولین به عنوان سیگنال کنترلی، برای ردیابی گلوکز مرجع بدست می آید. سپس نتایج شبیه سازی با روش کنترل غیرخطی بر مبنای خطی سازی فیدبک Palumbo مقایسه شده و ردیابی مطلوب گلوکز خون بیمار در ازای نرخ تزریق بهینه انسولین مشاهده می شود.. از مزایای روش پیشنهادی، قابلیت تعمیم آن بر سایر مدل های غیرخطی با تاخیر در متغیر حالت می باشد.
    کلیدواژگان: کنترل بهینه بیمار دیابتی، سیستم غیرخطی تاخیری، شبه خطی سازی، مدل DDE، روش ESDRE
  • محمود ابوالحسنی زرجو، سید بابک مظفری، تورج امرایی صفحات 43-53
    در میان انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد بیشترین جذابیت را دارد. دلیل اصلی استفاده از نیروگاه بادی کاهش هزینه و آلودگی محیط زیست است. توان جذب شده از توربین های بادی که متصل به شبکه هستند به دلیل تغییرات باد ثابت نیست. توربین های بادی سرعت متغیر معمولا به ژنراتور القایی دوگانه تغذیه تجهیز می باشند(DFIG). ژنراتورهای القایی دوگانه تغذیه در حقیقت ژنراتورهای القایی روتور سیم پیچی شده هستند که استاتور آنها مستقیما به شبکه متصل است و روتور آنها از طریق دو کانورتور الکترونیک قدرت پشت به پشت به شبکه متصل می باشد. این پژوهش بر کنترل یک ژنراتور القایی دوگانه تغذیه متصل به شبکه (DFIG) سیستم توربین بادی به جهت ردیابی بیشترین توان قابل جذب در سرعت های بادی متفاوت تاکید دارد، از اینرو از یک الگوریتم شبکه عصبی تعمیم یافته جهت تخمین سرعت باد استفاده می شود و حداکثر توان قابل جذب از هر سرعت باد مشخص از طریق یک جدول نظاره محاسبه می شود. در نهایت، کنترل برداری از کترلر PI برای محاسبه ولتاژ کنترل روتور استفاده می کند تا توان اکتیو و راکتیور را کنترل و بیشترین توان از توربین بادی حاصل شود. نتایج شبیه سازی برای توربین بادی 1.5 مگاواتی نشان دهنده تاثیر این تکنیک جدید جهت جذب بیشترین توان است. همچنین، در نتیجه این روش، طیف هارمونیکی جریان استاتور قابل قبولی دارد که نشان دهنده کیفیت توان تولیدی می باشد. جهت شبیه سازی از نرم افزار MATLAB/Simulink(R2012b) استفاده شده است.
    کلیدواژگان: توربین بادی، شبکه های عصبی، ژنراتور القایی دوگانه تغذیه، حداکثر توان
  • محمد علی باقرزاده کوهبنانی، جعفر قیصری، جواد عسکری، محسن مجیری صفحات 55-64
    یکی از مهمترین مسائل مورد بررسی در زمینه سیستم های سوئیچینگ، پایدارسازی سیستم های سوئیچینگ خطی متشکل از تعدادی زیرسیستم ناپایدار می باشد. در این مقاله یک روش مبتنی بر حل نامعادلات خطی ماتریسی برای پایدارسازی مقاوم سیستم های سوئیچینگ خطی دارای نامعینی پارامتری ارائه می شود. ابتدا با فرض در دسترس بودن تمامی حالت های سیستم، ماتریس های بهره فیدبک حالت پایدارساز به نحوی طراحی می شود که سیستم سوئیچینگ دارای نامعینی پارامتری به ازای هر سیگنال سوئیچ با حداقل زمان اقامت مشخص پایدار مجانبی مقاوم باشد. سپس با توجه به اینکه در بسیاری از کاربردهای عملی، حالت های سیستم قابل اندازه گیری نبوده و تنها خروجی های آن در دسترس هستند، روش طراحی فیدبک حالت پایدارساز مقاوم برای این دسته از سیستم ها توسعه داده خواهد شد. در روش پیشنهادی مبتنی بر رویتگر حالت، شرایط کافی برای وجود فیدبک حالت پایدارساز با استفاده از خروجی های سیستم، به فرم مجموعه نامعادلات خطی ماتریسی معرفی خواهد شد. همچنین هریک از روش های پایدارسازی پیشنهادی برای سیگنال سوئیچ دلخواه نیز تعمیم داده شده است. در انتها، برای بررسی کارایی این روش ها مثال های عددی مناسب ارائه شده است.
    کلیدواژگان: سیستم سوئیچینگ خطی، نامعینی پارامتری، پایدارسازی مقاوم، فیدبک حالت مبتنی بر رویتگر، سیگنال سوئیچ با زمان اقامت
  • معصومه آزادگان، محمدتقی حمیدی بهشتی، بابک توسلی صفحات 65-76
    در این مقاله، به منظور بهبود عملکرد سیستم های تحت کنترل شبکه TCP، استفاده از مدیریت طول صف پیشنهاد گردیده است. جهت کنترل ازدحام شبکه ی TCP، مدل تحلیلی شبکه TCP مورد استفاده قرار گرفته است و به طراحی کنترلگر فیدبک حالت از نوع PID پرداخته شده است. در نتیجه تنظیم طول صف، حول مقدار به اندازه دلخواه کوچک و کاهش واریانس طول صف، تاخیر شبکه که وابسته به طول صف است و همچنین تغییرات تاخیر کاهش یافته و لذا عملکرد کلی سیستم تحت کنترل شبکه بهبود می یابد. با توجه به ماهیت تصادفی شبکه، سیستم تحت کنترل و شبکه دارای نامعینی ساختاری در نظر گرفته شده اند. با تلفیق مدل شبکه و سیستم، سیستم حلقه بسته به شکل سیستم تاخیردار با تاخیر وابسته به حالت خواهد شد. سپس با استفاده از روش لیاپانوف-کراسوفسکی، شرط کافی برای پایداری سیستم حاصل ارائه گشته است. قضیه ارائه شده در قالب نامساوی های ماتریسی خطی وابسته به تاخیر است که ضرایب کنترلگرPID نیز که تعیین آن از اهمیت بالایی برخوردار است، از حل آن بدست می آید. روش پیشنهادی شبیه سازی گشته و برتری آن نسبت به سایر روش ها نشان داده شده است. همچنین با استفاده از مثال عددی نشان داده شد که روش پیشنهادی قادر به افزایش بیشینه تاخیر قابل دستیابی توسط سیستم است و لذا نسبت به سایر روش ها از محافظه کاری کمتری برخوردار است.
    کلیدواژگان: سیستم های کنترل شبکه TCP، مدیریت فعال طول صف، نامعینی ساختاری، لیاپانوف، نامساوی ماتریسی خطی
|
  • Amir Yaghoobi, Mohammadreza Arvan, Abbas Taghipoor, Ali Nassrollahi Pages 1-13
    One of the most common methods in development and evaluation of aerospace systems is the hardware in the loop (HWIL) test which the part of the system that must has been developed or evaluated its performance، are in hardware and other parts of the system are in software mode put in the flight simulation loop. This test is a closed-loop and real-time simulations that for its implementation، a platform named hardware in the loop test are used. In this paper the design and implementation of HWIL tester of a tactical missile flight computer system with hybrid guidance is presented. Flight computer is an essential subsystem of missile that calculations of guidance and control are done in it. This subsystem for guidance and control algorithms Implementation، collect data from seeker and other missile sensors including free gyroscopes that measure rolling angle، potentiometer of control fins and sending the appropriate commands to actuators for correcting the path of missile. For verifying the performance of this flight computer can use open loop and close loop tests. In this paper for close loop verifying of flight computer، a HWIL tester، is designed and implemented. This tester consists of two parts: hardware and software that aims to create conditions close to reality for evaluating the performance of flight computer hardware. After design of this tester، its results are compared with results of six degree of freedom missile simulation in various scenarios that the appropriate consistency of results shows the accuracy of planning.
    Keywords: Flight computer, HWIL tester, 6DOF Simulation, DSP processor
  • Farzaneh Tatari, Dr. Mohammad-B Naghibi-S Pages 15-30
    This paper introduces continuous time nonlinear differential graphical games and proposes an online distributed optimal control algorithm to solve them. In differential graphical games، each agent error dynamics and performance index depend on its neighbors’ information. The proposed online distributed policy iteration algorithm solves the cooperative coupled Hamilton-Jacobi equations. In this algorithm which is based on reinforcement learning، each agent uses an actor-critic neural network structure where the weights of these neural networks are tuned synchronously. While all actor-critic networks are learning، closed loop stability and convergence to optimal control laws are guaranteed. Finally simulation results demonstrate the validity and performance of the proposed algorithm.
    Keywords: Artificial neural networks, Nonlinear differential graphical games, Optimal control, Reinforcement learning
  • Mohammad Sadegh Akhyani, Dr Hamid Khaloozadeh Pages 31-41
    In recent decades، control systems theory is used in many industrial and medical issues. Various control strategies are applied to this medical issues such as diabetes which is used to maintain normal glycemia in the patients suffering from diabetes. Obtain the appropriate insulin infusion rate in order to keep the patient’s glucose levels within predefined limits is always an interesting subject for physicians. Nonlinear time delay differential equations are well known to have arisen the diabetic patient modeling. Nonlinear time delay modeling leads to a small number of equations، but the control method will be far more complex. In this paper a new technique is introduced to solve optimal control in nonlinear time delay systems، called ESDRE. A nonlinear state feedback is designed to track the desired glycemia for a diabetic patients based on pseudo linearization method. This method gives suboptimal solution for the problem. The stability of the closed-loop systems based on the ESDRE technique is also studied. Using this method، the optimal insulin infusion rate as the control signal is obtained and glycemia in type1 diabetic patients converges to the desired normal range. The results of the proposed method are compared with the Palumbo''s nonlinear controller which is based on feedback linearization. The results of the simulations، represents the efficiency of the proposed method.
    Keywords: Optimal control of diabetic patient, Nonlinear time delay systems, Pseudo linearization, DDE models, ESDRE method
  • Mahmood Abolhasani Zarjoo, Seyed Babak Mozafari, Turaj Amraee Pages 43-53
    Among renewable energies، wind energy has attracted more attention since 1991. The main objective for utilization of the wind plant is to reduce cost and environment pollution. It is well known that the power delivered by wind turbines which are directly coupled with grid is not constant as a result of wind variability. Thus in spite of sudden wind speed variations، farm generators should always be capable of extracting maximum possible mechanical power from the wind and converting it in to electrical power. Variable speed wind turbines are commonly equipped with doubly fed induction generators (DFIG). In fact، doubly fed induction generators are wound rotor induction generators that their stators are connected to grid directly and their rotors are connected to grid through two PWM back to back power electronic converters. This thesis focuses on control of a grid-connected doubly fed induction generator (DFIG) based wind turbine system in order to track maximum absorbable power in different wind speeds. First، the dynamic model of wind turbine، gear box and DFIG is developed. Then، a generalized regression neural network (GRNN) is used to estimate wind speed and the maximum absorbable power is determined through a look up table for per wind speed. Finally vector control employs PI controller to calculate the required rotor control voltage for control of active and reactive power and obtaining maximum power from wind turbine. Simulation results on 1-MW wind turbine are provided and show the effectiveness of the new technique، for tracking maximum power. Also، this scheme has acceptable harmonic spectra of stator current from the perspective power quality. MATLAB/Simulink (R2012b) software has been used for simulating.
    Keywords: Wind Turbine, Doubly Fed Induction Generator, Vector Control, Neural Network
  • Mohammad Ali Bagherzadeh, Jafar Ghaisari, Javad Askari, Mohsen Mojiri Pages 55-64
    Stabilization of switched linear systems is one of the most important problems in the area of switched systems. In this paper، a design method for robust stabilization of parametric uncertain switched linear systems is proposed in terms of linear matrix inequalities. First، a method is proposed assuming that all states are available. This method designs the state feedback gains، such that the closed-loop system to be robustly asymptotically stable under switching signals with the known minimum dwell time. Since the states are unmeasurable in some practical systems، the method is then extended to the practical cases، in which the outputs are just available. The observer-based stabilizing state feedback gains are designed to stabilize such systems robustly for dwell time switching signals. The asymptotic stability of the proposed methods is proved under the assumption that all the nominal subsystems are controllable and observable. Then، the method is also generalized for robust stabilization of uncertain switched linear systems under any arbitrary switching signal. The correctness and effectiveness of the results are illustrated by some numerical examples.
    Keywords: Switched linear system, parametric uncertainty, robust stabilization, observer, based state feedback, dwell time switching signals
  • Masoumeh Azadegan, Mohammad Taghi Hamidi Beheshti, Babak Tavassoli Pages 65-76
    This paper presents AQM design to improve the performance of networked control systems. An analytical model of the transmission control protocol (TCP) network is considered and a PID-type state feedback controller is developed to regulate the queue length. This leads to keeping network induced delay and its variation to be small enough to improve the overall performance of the NCSs. The model is assumed to possess structured uncertainties due to the stochastic nature of the network. By augmenting the TCP model with the plant equations، the closed loop system is transformed to a state-dependent delay differential equation (SDDDE). Applying the Lyapunov-Krasovskii method، a sufficient condition for the stability of this class of systems is obtained in terms of linear matrix inequality (LMI). PID controller parameters will be determined by solving these LMIs. Simulation results are presented and it has been shown that maximum allowable bound of time delay will increase in the proposed method.
    Keywords: Uncertain Networked control systems, Active queue management, Linear matrix inequality, Lyapunov, Krasovskii