%46تخفیف

طراحی کنترل بهینۀ تطبیقی برای سیستمهای با دینامیک پیچیده بر مبنای روش‌های محاسبات نرم

طراحی کنترل بهینۀ تطبیقی برای سیستمهای با دینامیک پیچیده بر مبنای روش‌های محاسبات نرم

تعداد206 صفحه درword

چکيده

کارشناسي ارشد مهندسي ابزاردقیق و اتوماسیون صنعتی در صنایع نفت

طراحی کنترل بهینۀ تطبیقی برای سیستمهای با دینامیک پیچیده بر مبنای روش‌های محاسبات نرم

چکيده

سیستمهای دینامیکی غیرخطی با چالشهای متعددی روبرو هستند که باید آنها را مورد بررسی قرار داد. از جملۀ این مشکلات میتوان به مواردی همچون غیرخطی بودن شدید، تغییر شرایط عملیاتی، عدم قطعیت دینامیکی اعم از ساختار یافته و ساختار نیافته، و اغتشاشات و اختلالات خارجی اشاره کرد. به رغم پیشرفتهای اخیر در زمینۀ سیستمهای کنترل غیرخطی، طراحی یک کنترل کنندۀ مناسب و کارایی مطلوب آن شدیداً وابسته به استخراج یک مدل ریاضی بسیار دقیق از سیستم است. در سیستمهای صنعتی به دلیل وجود خاصیت بالای غیرخطی بودن، مدلسازی دقیق امری بسیار دشوار است. به بیان دیگر در تعریف ریاضی و مدلسازی یک سیستم با عدم قطعیت بالایی روبرو هستیم. اگرچه روشهای متعارف کنترل غیرخطی مانند کنترلرهای تطبیقیو لغزشیعدم قطعیت پارامتری را جبران میکنند، اما در مواجه با عدم قطعیت مدلسازی ساختار نیافته کاملاً آسیبپذیر مینمایند. در عوض و از طرف دیگر کنترل کنندههای مبتنی بر هوش محاسباتی، به لطف ویژگی خاص خود در عدم وابستگی به مدل ریاضی چنین محدودیتی را ندارند. با وجود پیشرفتهای اخیر، کنترلکنندههای مبتنی بر شبکههای عصبی همچنان در به کار گیری تخصصهای انسانی کمتوان هستند. همچنین کنترل کنندههای مبتنی بر منطق فازی نمی‌توانند آموزهای از رفتار پویای سیستم را در بهبود کارایی خود به کار گیرند.

با توجه به مطالب فوق میتوان گفت که در این پایان نامه در حقیقت ما میخواهیم طراحی جدیدی از ترکیب بهترین و آخرین روشهای کنترلی گفته شده در بالا را با روشهای کنترل بهینه و تطبیقی ارائه دهیم. کنترل کنندههای مورد نظر ما با بررسی و استفاده از رفتار دینامیک ناشناختۀ سیستمها مقاومت آنها را در برابر عدم قطعیتهای شناخته شده و ناشناخته بالا میبرند. ساختارهای متعارف کنترلی در برابر این نوع از عدم قطعیتها عملکرد ضعیفی از خود نشان می‌دهند. کنترل کنندۀ مورد نظر ما بر اساس اصول و ابزار محاسبات نرمطراحی میشود، و به همین دلیل دارای چنین محدودیتهایی نخواهد بود. لازم به ذکر است که در طراحی این نوع کنترل کننده باید ابتکار زیادی به خرج داد و در تنظیم پارامترها بسیار دقت کرد. با وجود این مزایا بسیاری از این نوع کنترل کنندهها در کاربردهایشان دچار مشکل عدم پایداری میشود. در این مقاله کنترل کنندههایی را پیشنهاد خواهیم کرد که برای رفع این نقیصه از تکنیکهای کنترل بهینه و کنترل تطبیقی بر مبنای تئوری لیاپانوف به جای روش‌های معمولی و ابتکاری برای تنظیم استفاده میکنند. با این طراحیها، پایداری کنترل کنندههای ما برخلاف سایر کنندههای هوشمند، تضمین خواهد شد.

کليد واژه:بازوی رباتیک، مدیریت انرژی، کنترل تطبیقی، محاسبات نرم، PMSM.

دسته: فنی و مهندسی, مهندسي مکانيک برچسب: PMSM., کليد واژه:بازوی رباتیک, کنترل تطبیقی, محاسبات نرم, مدیریت انرژی

توضیحات
نظرات (0)

فهرست مطالب

فصل 1-مقدمه 2

1-1-پیشینۀپژوهشی 3

1-2-رئوسمطالب 5

فصل 2-مقدمه‌ایبرکنترلغیرخطی 8

2-1-مقدمه 8

2-2-سیستمغیرخطی 9

2-3-تئوریپایداریلیاپانوف 9

2-3-1-سیستموابستهبهزمان 9

2-3-2-تفاوتاصليبينسيستم‌هايمتغيربازمانونامتغيربازمان 10

2-3-3-مفهومپایداریبهبیانلیاپانوف 10

2-3-3-1-تعريفپايداريمجانبي 11

2-3-3-2-تعريفپايدارينمائي 11

2-3-3-3-تعريفپايداريمطلق 11

2-4-کنترلتطبیقی 11

4-2-1-غیرمستقیم 12

2-4-2-مستقیم 12

فصل 3-مقدمه‌ایبرمحاسباتنرم 15

3-1-مقدمه 15

3-2-شبکۀعصبیمصنوعی 16

3-2-1-مقدمه 16

3-2-2-الهامازبیولوژی 19

3-2-3-مدلنرون 20

3-2-4-معماریشبکۀچندلایه 20

3-3-کنترلفازی 21

3-3-1-مقدمه 21

3-3-2-مفاهيماوليهوتعاريفمقدماتي 22

3-3-3-ساختارکلیکنترلکنندۀفازی 24

3-3-4-اجزاییککنترلکنندۀفازی 24

3-3-5-انواعکنترلکنندههایفازی 25

3-3-6-مقاسیۀفازینوع 1 بانوع 2 26

3-3-6-1-نمایشعدمقطعیتسیستم‌هایType-1 بوسیلهType-2 26

3-3-6-2-توابععضویتدرفازینوع 2 27

3-3-7-طراحیکنترلکنندهفازی 28

3-3-7-1-طراحیسیستم‌هایردیاببافیدبکحالت 28

3-3-8-دیاگرامروشطراحیکنترلکنددۀفازی 29

فصل 4-طراحیکنترل‌کنندهبرایبازویرباتیکباهدفخنثیکردناثراتاصطکاک،تداخلوارتجاع 32

4-1- مقدمه 32

4-2-مدل‌سازی 33

4-2-1-مدل‌سازیسیستمصلب: 33

4-2-2-مدل‌سازیسیستممنعطف: 34

4-3-کنترل‌کنندهتطبیقیبرایسیستمصلب 37

4-3-1-شبیه‌سازی 40

4-3-2-نتایج 41

4-4-طراحیکنترل‌کنندهتطبیقیباهدفخنثیکردناصطکاک 42

4-4-1-شبیه‌سازی 50

4-4-2-نتایج 51

4-5-طراحیکنترلکنندۀتطبیقیبراساسشبکۀعصبیبرایخنثیکردناغتشاش 53

4-5-1-توضیحشماتیککنترلکننده: 55

4-5-2-شبیه‌سازیونتایج 55

4-6-طراحیکنترلکنندهفازیبرایبازویرباتیک 59

4-6-1-شبیه‌سازیونتایج 61

4-7-طراحی‌کنندهفازیتطبیقیبرایبازویرباتیک 65

4-7-1-شبیه‌سازیونتایج 70

4-7-2-نتیجه‌گیری 73

فصل 5-طراحیسیستمکنترلهوشمندبراساستئوریلیپانوفبرایماشین‌هایسنکرونباآهنربایدائم(PMSM) 77

5-1-مقدمه 77

5-2-مدلس‌ازیسیستم: 80

5-3-بردارتطبیقیبراساسرویتگر 81

5-3-1-تئوریتطبیقی 85

5-4-طراحیکنترلتطبیقیبراساسرویتگر 88

5-4-1-شبیه‌سازی 93

5-4-2-نتایج 94

5-5-طراحیسیستمکنترلتطبیقیبرایسیستمبادینامیکنامعلوم 97

5-5-1-نتایج 101

5-6-طراحیسیستمکنترلکنندۀتطبیقیبدونسنسوربراساسشبکهعصبی 104

5-6-1-شبیه‌سازیونتایج 111

5-7-کنترلفازیتطبیقی 115

5-7-1-شبیه‌سازیونتایج 121

5-8-نتیجه‌گیری 125

فصل 6-مدیریتوکنترلسیستم‌هایتولیدانرژیهوشمند 129

6-1-مقدمه 129

6-1-1-مدل‌سازیسیستم 131

6-1-1-1-مبدلDC-DCدوطرفه 131

6-1-1-2-باطری‌ها 133

6-2-طراحیکنترلتطبیقیفازیبرایمبدلDC-DC 135

6-2-1-شبیه‌سازیونتایج: 138

6-3-کنترلتطبیقیباسDC: 144

6-3-1-شبیه‌سازیونتایج: 146

6-4-برآوردحالتشارژ(SOC)براساسرؤیتگر 149

6-4-1-شبیه‌سازیونتایج 151

6-5-برآوردحالتشارژ(SCC)باتئوریتطبیقی 155

6-5-1-شبیه‌سازیونتایج 158

6-6-طراحیسیستمنظارتیفازیبرایمدیریتانرژیوسایلالکتریکیباچندمنبعمختلف: 161

6-6-1-شبیه‌سازیونتایج 165

6-7-نتیجه‌گیری 168

فصل 7-نتیجه‌گیری 172

فهرستمراجع 174

فهرست جدول‌ها

جدول‏4.1 پارامترهایفیزیکیبازو 50

جدول‏4.2- جدولمتغیرهایزبانی 61

جدول‏4.3- جدولمقایسۀنتایج 74

جدول‏5.1- پارامترهایPMSM 93

جدول‏5.2- جدولقوانینفازیبرایPMSM 117

جدول‏5.3- جدولمقایسۀنتایج 127

جدول‏6.1- جدولمتغیرهایزبانی 138

جدول‏6.2- پارامترهایباطری 151

جدول‏6.3- پارامترهایمبدلباک 159

جدول‏6.4- جدولقوانینفازیبرایn=2 163

جدول‏6.5- جدولقوانینفازیبرای 164

جدول‏6.6– جدولقوانینفازیبرای 165

جدول‏6.7– جدولقوانینفازیبرای 165

جدول‏6.8- جدولمقایسۀنتایج 170

فهرست شکل‌‌ها

شکل‏2.1- مفهومپایداریلیپانوف 10

شکل‏2.2- شمایکنترلتطبیقیغیرمستقیم 12

شکل‏2.3- شمایکنترلتطبیقیمستقیم 13

شکل‏3.1- شماتيكسادهشدهدونرونبيولوژيكي 19

شکل‏3.2- ساختارنرون 20

شکل‏3.3- ساختارچندلایۀشبکۀنرونیبایکودولایۀمخفی 20

شکل‏3.4- ساختارکلیکنترلکنندۀفازی 24

شکل‏3.5- اجزایکنترلکنندۀفازی 25

شکل‏3.6- مکانیسماستنتاجفازی 25

شکل‏3.7- بهازایx=0.65 مقدارتابععضویتمشخصشدهاستکهمتناظرباهرمقداردارایمقدارمتفاوتیاست 27

شکل‏3.8- توابععضویتدرنوع 1 و 2 27

شکل‏3.9- دیاگرامروشطراحیکنترلکنندۀفازی 30

شکل‏4.1iامیناتصالبازویmulti-joint 34

شکل‏4.2- نمایدوبعدیبازویرباتیک 40

شکل‏4.3- سیگنالهایمرجعمکانوسرعتبازوها 41

شکل‏4.4- پاسخبازوبامقادیرنامی: (a)خطایمکان؛(b)پارامتر 41

شکل‏4.5– پاسخبازوبااصطکاککولمبی : (a)خطایمکان؛(b)پارامتر 41

شکل‏4.6– شمایکنترل‌کنندهبرایخنثیکردناثراصطکاک 45

شکل‏4.7– پاسخسیستمخنثیکنندۀاصطکاکبامقادیرنامی. (a)خطایمکان؛(b)خطایسرعت؛(c)پایداریداخلی؛(d)گشتاورخروجیکنترلکننده، . 52

شکل‏4.8– تخمیناصطکاکبامقادیرنامی،خنثیسازیجزئی(a)بازوی 1؛(b)بازوی 2. 52

شکل‏4.9– تخمیناصطکاکبامقادیرنامی،خنثیسازیکامل(a)بازوی 1؛(b)بازوی 2. 53

شکل‏4.10– شمایکنترلکنندۀخنثیکنندۀاغتشاش 53

شکل‏4.11– پاسخسیستمخنثیکنندۀاغتشاشبامقادیرنامی: (a)خطایمکانبازو؛(b)خطایسرعت؛(c)پایداریداخلی؛(d)گشتاورخروجیکنترلکننده ؛(e)گشتاورکنترلکنندهبرایبازوی 1 ؛و(f)گشتاورکنترلکنندهبرایبازوی 2 57

شکل‏4.12– پاسخسیستمخنثیکنندۀاغتشاشباشراایطاولیۀ : (a)خطایمکانبازو؛(b)خطایسرعت؛(c)پایداریداخلی؛(d)گشتاورخروجیکنترلکننده ؛(e)گشتاورکنترلکنندهبرایبازوی 1 ؛و(f)گشتاورکنترلکنندهبرایبازوی 2 58

شکل‏4.13- شمایکنترلکنندۀفازی 59

شکل‏4.14– تابععضویتفازینوع 1 60

شکل‏4.15– تابععضویتفازینوع 2 60

شکل‏4.16– سیگنالهایمرجعمکانوسرعتبازوها 62

شکل‏4.17– پاسخسیستمکنترلفازیبامقادیرنامی: (a,b)خطایمکان؛(c,d)خطایسرعت؛(e,f)نمایشهمزمانسرعتموتوروبازو؛(g,h)گشتاورکنترلکننده . 63

شکل‏4.18– پاسخسیستمکنترلفازیباشرایطاولیه: (a,b)خطایمکان؛(c,d)خطایسرعت؛(e,f)نمایشهمزمانسرعتموتوروبازو؛(g,h)گشتاورکنترلکننده . 64

شکل‏4.19– شمایکنترلکنندۀفازیتطبیقی 65

شکل‏4.20– ساختارکنترل‌کنندهتطبیقیفازینوع 2 66

شکل‏4.21– سیگنالهایمرجعمکانوسرعتبازوها 71

شکل‏4.22– پاسخهایسیستمکنترلتطبیقیفازینوع 1 ونوع 2 باوجودتغییردرجرمبازوواینرسیبار: (a, b)خطایمکان؛(c, d)خطایسرعت؛(e, f)سرعتموتوروبازو؛(g, h)گشتاورکنترلکننده. 72

شکل‏4.23– پاسخهایسیستمکنترلتطبیقیفازینوع 1 ونوع 2 باوجودتغییردرضریبسختی: (a, b)خطایمکان؛(c, d)خطایسرعت؛(e, f)سرعتموتوروبازو؛(g, h)گشتاورکنترلکننده. 73

شکل‏5.1– شمایبردارکنترلتطبیقی 82

شکل‏5.2- شمایکنترلتطبیقی 88

شکل‏5.3– سیگنالمرجعکنترلکنندۀتطبیقی 94

شکل‏5.4– پاسخسیستمکنترلتطبیقیبامقادیرنامی: (a)خطایردگیریسرعت؛(b)خطایتخمینسرعت؛(c)مولفههایجریاندرراستایd-q؛(d)مولفههایولتاژدرراستایd-q؛(e)اغتشاش؛ (f)پارامترهایتطبیقی . 95

شکل‏5.5– پاسخسیستمکنترلتطبیقیباتغییربار: (a)خطایردگیریسرعت؛(b)خطایتخمینسرعت؛(c)مولفههایجریاندرراستایd-q؛(d)مولفههایولتاژدرراستایd-q؛(e)اغتشاش؛ (f)پارامترهایتطبیقی . 96

شکل‏5.6– طراحیتخمیناغتشاش 97

شکل‏5.7– پاسخسیستمکنترلتطبیقیبامقادیرنامی: (a)خطایردگیریسرعت؛(b)مولفههایجریاندرراستایd-q؛(c)مولفههایولتاژدرراستایd-q؛(d)گشتاورخروجی؛(e)اغتشاش؛ (f)پارامترهایتطبیقی . 102

شکل‏5.8– پاسخسیستمکنترلتطبیقیباتغییربار: (a)خطایردگیریسرعت؛(b)مولفههایجریاندرراستایd-q؛(c)مولفههایولتاژدرراستایd-q؛(d)گشتاورخروجی؛(e)اغتشاش؛ (f)پارامترهایتطبیقی . 103

شکل‏5.9– شماتیکسیستمکنترلتطبیقیبدونسنسوربراساسشبکۀعصبی 104

شکل‏5.10– سیگنالمرجعکنترلکنندۀتطبیقیبراساسشبکۀعصبی 111

شکل‏5.11– پاسخسیستمکنترلشبکۀعصبیتطبیقیبامقادیرنامی: (a)خطایتخمینسرعت؛(b)خطایردگیریسرعت؛(c)مولفههایجریاندرراستایd-q؛(d)مولفههایولتاژدرراستایd-q؛(e)گشتاورکنترلکننده؛ (f)تخمینپارامتر . 113

شکل‏5.12– پاسخسیستمکنترلشبکۀعصبیتطبیقیباگشتاورتداخلیبار: (a)خطایتخمینسرعت؛(b)خطایردگیریسرعت؛(c)مولفههایجریاندرراستایd-q؛(d)مولفههایولتاژدرراستایd-q؛(e)گشتاورکنترلکننده؛ (f)تخمینپارامتر . 114

شکل‏5.13– شمایکنترلکنندۀفازیتطبیقی 115

شکل‏5.14– توابععضویتورودیکنترلکنندۀفازی 116

شکل‏5.15– ساختارکنترلکنندۀفازیتطبیقی 118

شکل‏5.16- سیگنالمرجعسرعتروتور 121

شکل‏5.17- پاسخکنترلکنندۀفازیتطبیقیبامقادیرنامی: (a)خطایسرعت؛(b)خروجیمدلمرجع؛(c)جریاندرراستایdوq؛(d)ولتاژعملیاتی . 122

شکل‏5.18- پاسخکنترلکنندۀفازیتطبیقیباتغییردرپارامترها: (a)خطایسرعت؛(b)خروجیمدلمرجع؛(c)جریاندرراستایdوq؛(d)ولتاژعملیاتی . 123

شکل‏5.19- پاسخکنترلکنندۀفازیتطبیقیباوجودتداخلگشتاوربار: (a)خطایسرعت؛(b)خروجیمدلمرجع؛(c)جریاندرراستایdوq؛(d)ولتاژعملیاتی . 124

شکل‏5.20- پاسخکنترلکنندۀفازیتطبیقیباافزایشاندازۀاصطکاکغیرخطی: (a)خطایسرعت؛(b)خروجیمدلمرجع؛(c)جریاندرراستایdوq؛(d)ولتاژعملیاتی . 125

شکل‏6.1– سیستمتولیدانرژی 129

شکل‏6.2– سیستمالکتریکییکوسیلۀنقلیه 130

شکل‏6.3– سیستمتغذیۀDC-ACبامبدلدوطرفۀDC-DC 131

شکل‏6.4– حالاتعملکردمبدلDC-DC 132

شکل‏6.5– ساختارمبدلDC-DC 132

شکل‏6.6– مدارمعادلباطری 133

شکل‏6.7– شمایکنترلکنندۀفازیتطبیقیبرایمبدلافزایشیDC-DC 137

شکل‏6.8– توابععضویتفازیبرای؛(a)خطایولتاژ،(b)تغییراتخطایولتاژ 137

شکل‏6.9– مقایسۀپاسخهایکنترلکنندههایفازیتطبیقیوPI : (a)ولتاژخروجی؛(b)خطایولتاژ؛(c)جریانسلف؛(d)چرخۀکارکنترلکننده 139

شکل‏6.10– مقایسۀپاسخهایکنترلکنندههایفازیتطبیقیوPIدرحضوربارکوچکتر: (a)ولتاژخروجی؛(b)خطایولتاژ؛(c)جریانسلف؛(d)چرخۀکارکنترلکننده 140

شکل‏6.11– مقایسۀپاسخهایکنترلکنندههایفازیتطبیقیوPIدرحضورباربزرگتر: (a)ولتاژخروجی؛(b)خطایولتاژ؛(c)جریانسلف؛(d)چرخۀکارکنترلکننده 141

شکل‏6.12– مقایسۀپاسخهایکنترلکنندههایفازیتطبیقیوPIباتغییراندازۀسلف: (a)ولتاژخروجی؛(b)خطایولتاژ؛(c)جریانسلف؛(d)چرخۀکارکنترلکننده 142

شکل‏6.13– مقایسۀپاسخهایکنترلکنندههایفازیتطبیقیوPIباتغییراندازۀخازن: (a)ولتاژخروجی؛(b)خطایولتاژ؛(c)جریانسلف؛(d)چرخۀکارکنترلکننده 143

شکل‏6.14– شمایکنترلتطبیقیباسDC 145

شکل‏6.15– شمایکنترلکنندۀPIسریشده 146

شکل‏6.16– کنترلباسDCدرشرایطنامیوولتاژتغذیۀثابت : (a)جریاناینورترi_o؛(b)ولتاژباسV_DC؛(c)جریانمنبعi_s؛(d)چرخۀکارکنترلکننده ؛(e)تخمینپارامترتطبیقی 147

شکل‏6.17– کنترلباسDCدرشرایطنامیوولتاژتغذیۀسینوسی : (a)جریاناینورترi_o؛(b)ولتاژباسV_DC؛(c)جریانمنبعi_s؛(d)چرخۀکارکنترلکننده ؛(e)تخمینپارامترتطبیقی 148

شکل‏6.18– پاسخسیستمبرآوردSOCبراساسرؤیتگربامقادیرنامی: (a)ولتاژباطریV_b؛(b)جریانباطریI_b؛(c)خطایتخمینولتاژباطریe؛(d)خطایتخمینSOC. 152

شکل‏6.19– پاسخسیستمبرآوردSOCبراساسرؤیتگربااندازۀخازن 10 برابربزرگتر: (a)ولتاژباطریV_b؛(b)جریانباطریI_b؛(c)خطایتخمینولتاژباطریe؛(d)خطایتخمینSOC. 153

شکل‏6.20– پاسخسیستمبرآوردSOCبراساسرؤیتگرباامپدانس 2 برابربزرگتر: (a)ولتاژباطریV_b؛(b)جریانباطریI_b؛(c)خطایتخمینولتاژباطریe؛(d)خطایتخمینSOC. 154

شکل‏6.21– مدارمعادلمبدلباک 159

شکل‏6.22– شمایکنترلمبدل 159

شکل‏6.23– پاسخسیستمSOCتطبیقی: (a)ولتاژمعکوسکننده ؛(b)چرخۀکار ؛(c)ولتاژباطری ؛(d)جریانباطری ؛(e)خطایتخمینولتاژباطری ؛(f)ولتاژتخمینیمدارباز . 160

شکل‏6.24– بلوکدیاگرامشماتیکسیستمکنترلنظارتفازیبرایمدیریتانرژی 163

شکل‏6.25– تابععضویتفازیورودیبرایn=3. 165

شکل‏6.26– پاسخسیستممدیریتیفازیتحتتوانوروی : (a)ولتاژباسDC، ؛(b)جریانباطریها ؛(c)چرخههایکار ؛(d)حالتشارژ ؛(e)وپارامترسیستم 167

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “طراحی کنترل بهینۀ تطبیقی برای سیستمهای با دینامیک پیچیده بر مبنای روش‌های محاسبات نرم”

امتیاز 0 از 5 از 0 دیدگاه

قیمت اصلی: 39,000 تومان بود.قیمت فعلی: 21,000 تومان.

تاریخ ایجاد اسفند 5, 1399
تاریخ بروزرسانی اسفند 13, 1401
فروش 1
دیدگاه 0

شرایط استفاده از محصول

تمام محصولات به ازای پرداخت پروژه تنها قابل استفاده می باشند. این بدین معنی است که برای استفاده از یک یا چند محصول ، لازم به خرید آن محصول است.

مزایای خرید این محصول:

دسترسی به فایل به صورت همیشگی
پشتیبانی رایگان
پشتیبانی 24 ساعته محصول
بازگشت وجه در صورت عدم رضایت مشتری

مشاهده قوانین سایت