پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S

word 3 MB 32245 133
مشخص نشده کارشناسی ارشد مهندسی برق
قیمت: ۱۷,۲۹۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • چکیده

     

    طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S

     

     

        موضوع این رساله در ارتباط است با مسئله طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم خروجی به منظور حصول تعقیب فازی  برای سیستم های دارای تأخیر زمانی و عدم قطعیت که قابل مدل شدن توسط مدلسازی فازی تاکاگی- سوگنو (T-S) میباشند. کنترل کننده به فرم جبران سازی توزیع شده موازی (PDC) میباشد. کنترل کننده نهایی بایستی منتج به پایداری سیستم حلقه بسته و حصول تعقیب  با توجه به سیگنال مرجع و در حضور سیگنال های محدود گردد. مجموعه ای از نامعادلات ماتریسی خطی (LMI) به همراه یک معادله ماتریسی خطی (LME) جهت طراحی بهره های استاتیک نهایی برای هر کنترل کننده محلی بکار گرفته شده اند

    مقدمه

     

        مسئله پایدار سازی و کنترل سیستمهای غیر خطی از مسائل مهم در تئوری کنترل می باشند. یک گام اساسی و مهم در این زمینه تحقیقاتی، مدلسازی سیستم غیر خطی با استفاده از تکنیک مدل سازی فازی تاکاگی – سوگنو T - Sمی باشد. به کمک این مدلسازی، سیستم غیر خطی اولیه، با ترکیب مجموعه ای از زیر سیستمهای خطی تقریب زده می شود. هر زیر سیستم خطی با یک بیان قاعده اگر – آنگاه (IF-Then Rule) توصیف می شود. در گام دوم که طراحی کنترل کننده دلخواه می باشد، برای هر زیر سیستم خطی یک کنترل کننده خاص با در نظر گرفتن کلیه زیرسیستم های خطی طراحی می شود. گام نهایی ترکیب فازی مناسب همه کنترل کننده های خطی طراحی شده برای ساخت کنترل کننده نهایی خواهد بود. به این روش طراحی کنترل کننده، جبرانسازی توزیع شده موازی (Parallel Distributed Compensation) گفته می شود.

        نه فقط پایدار سازی یک سیستم غیر خطی، بلکه کنترل مناسب آن سیستم هم مد نظر می باشد. در این رساله ، تمرکز ما بر مسئله تعقیب   خواهد بود. این مسئله پیشینه ای 12 ساله در تئوری کنترل فازی دارد و با انتشار مقاله منتشر شده درمنبع ]1[ آغاز شده است. در طی سالهای بعد از انتشار این مقاله، روشها و کاربردهای دیگری نیزبه این زمینه تحقیقاتی افزوده شده اند. از جمله می توان به منابع دیگر ] 9[-] 2[  رجوع داد. نکته قابل توجه در تمامی این طراحی های کنترل کننده فازی تعقیب  با استفاده از ساختار مشاهده گر حالت کنترل مدرن برای پی ریزی ساختار کنترل کننده است. این ساختار چند ویژگی دارد، بطور ساده ای بیان می شود ولی طراحیهای بهره مشاهده گر و بهره کنترل کننده در آن بسیار پیچیده است؛ زیرا این بهره ها باید از روی اطلاعات تمامی زیر سیستمهای خطی در مدل تاکاگی – سوگنو محاسبه شوند. نکته قابل تامل دیگر در این ساختار، هم درجه بودن  کنترل کننده و سیستم تحت کنترل است.

        در این رساله، هدف ما طراحی کنترل کننده فازی استاتیکی خروجی برای نیل به حل مسئله تعقیب   برای سیستمهای غیر خطی می باشد. کنترل کننده استاتیکی خروجی از تنها یک یا چند بهره تشکیل شده است که سیگنال کنترلی متناسب با مقدار لحظه ای خروجی و مقدار لحظه ای سیگنال مبنا تولید می کند. این کنترل کننده در قیاس با کنترل کننده دینامیکی خروجی بسیار ساده طراحی می شود و بسیار ساده نیز بطور عملی بکار گرفته می شود و کنترل کننده از مرتبه یک بوده و هم درجه با سیستم تحت کنترل نمی باشد. دلیل اصلی ما در انتخاب این تحقیق، همین مزایای کنترل کننده استاتیکی خروجی می باشد. لازم به ذکر است که تا زمان تهیه این رساله، در این زمینه کار اساسی انجام نگرفته و مقاله ای منتشر نشده است.

        همانطور که بیان گردید هدف از این رساله، بررسی مسئله طراحی کنترل کننده فازی استاتیکی خروجی برای رسیدن به خطای کم درتعقیب یک سیگنال مبنا در مسئله تعقیب  می باشد. در این رساله، پس از طی مراحل اولیه، هدف ما توسعه روش ابداعی به سیستمهایی است که در ساختار معادلات آنها اجزائ تأخیر دار وجود داشته باشند. تاخیر در بسیاری از سیستمهای فیزیکی وجود دارد. اضافه شدن اجزای تأخیر دار به هر سیستم دینامیکی منجر به ناپایداری سیستم حلقه بسته و یا عملکرد ضعیف کنترلی آن می شود. هدف نهایی ما در این تحقیق ، حل مسئله کنترل فازی در تعقیب  در مورد سیستمهای دارای تاخیر می باشد

        قدم بعدی در این رساله، تعمیم این مسئله کنترلی به سیستمهایی است که دارای نامعینی می باشند. در واقع، هدف اصلی ، طراحی کنترل کننده فازی استاتیکی خروجی مقاوم می باشد. علت اصلی درانتخاب این هدف، لزوم  مقاوم طراحی کردن کنترل کننده مقاوم است. در هر مسئله کنترلی که در آن یک سیستم غیر خطی با مدلسازی تاکاگی – سوگنو به مجموعه ای از زیر سیستمهای خطی بیان می شود، تقریبهای زیادی وارد می شود. اگر در طراحی کنترل کننده، این تقریبها مد نظر قرار نگیرند، احتمال ناپایداری سیستم حلقه بسته بوجود می آید. برای اجتناب از این نقص، بایستی کنترل کننده مقاوم طراحی شود. این کار مستلزم در نظر گرفتن اجزای نامعین در مدل فازی تاکاگی – سوگنو از سیستم غیر خطی است. حال با در نظر گرفتن این اجزا، باید جبران کننده نهایی طراحی شود.

        ابزاری که ما در بیان مسئله  تعقیب و مسئله کنترل فازی تعقیب   در طراحی کنترل کننده بکار خواهیم گرفت ، نامعادلات خطی ماتریسی هستند. در 18 سال گذشته ، مقالات بسیار زیادی در زمینه های مختلف کنترلی منتشر شده اند که در آنها بیان مسئله و طراحی کنترل کننده بر مبنای تئوری نامعادلات خطی ماتریسی بوده است. ما نیز در این تحقیق از این تئوری برای رسیدن به طراحی نهایی استفاده خواهیم نمود،] 10[.

    ABSTRACT

     

    Design of robust static output feedback fuzzy  tracking control for nonlinear systems with T-S fuzzy model

     

    By

     

    ABOLHASAN AKHONDI_SURKI

     

        This paper is concerned with the problem of robust static output feedback fuzzy  tracking control design for nonlinear uncertain time-delay systems which can be modeled by Takagi and Sugeno (T-S) fuzzy modeling scheme. The controller is in a Parallel Distributed Compensation (PDC) form. The final controller should results in quadratic stability of the closed-loop system and guaranteeing the tracking control norm to some reference and bounded signals. A Linear Matrix Inequality (LMI) together with an Linear Matrix Equality (LME) is developed to design the final static gains for each local controller. The design is also a robust one. In an example, the approach is clearly investigated on a nonlinear uncertain time-delay system. 

     

  • فهرست:

    مقدمه..................................................................................................................................................................12

     

    فصل اول: آشنایی با نامعادلات ماتریسی خطی و جعبه ابزار مربوطه در نرم افزار MATLAB

    نامعادلات ماتریسی خطی...............................................................................................................15

    خواص نامعادلات ماتریسی خطی..................................................................................................16

    ماتریس ها به عنوان متغیر.............................................................................................................18

    جعبه ابزار LMI در نرم افزار MATLAB.............................................................................19

         1-4-1- تعیین یک سیستم از LMI ها.............................................................................................19

     

    فصل دوم: مدل فازی تاکاگی- سوگنو و جبران سازی موازی توزیع شده

    2-1- مقدمه......................................................................................................................................................23

    2-2- مدل فازی تاکاگی- سوگنو.................................................................................................................24

    2-3- ساخت مدل فازی..................................................................................................................................26

        2-3-1- غیرخطی بودن قطعه ای..........................................................................................................26

       2-3-2- تقریب محلی در فضاهای تقسیم شده فازی.........................................................................32

    2-4- جبرانسازی موازی توزیع شده............................................................................................................32

     

    فصل سوم: کنترل کننده های استاتیکی خروجی

    3-1- مقدمه................................................................................................................................36

    3-2- پایدار سازی توسط فیدبک استاتیک خروجی................................................................................37

        3-2-1- شرایط لازم..................................................................................................................................38

        3-2-3- شرایط کافی................................................................................................................................40

        3-2-4- روش های طراحی و محدودیت ها.........................................................................................40

     

    فصل چهارم: طراحی کنترل کننده فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S

    4-1- مقدمه......................................................................................................................................................51

    4-2- طراحی کنترل کننده...........................................................................................................................53

    فصل پنجم: طراحی کنترل کننده فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی  برای سیستم های غیرخطی دارای تأخیر زمانی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S

    5-1- مقدمه......................................................................................................................................................67

    5-2- طراحی کنترل کننده...........................................................................................................................68

     

    فصل ششم: طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستمهای غیرخطی دارای تأخیر زمانی  توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S

    6-1- مقدمه......................................................................................................................................................80

    6-2- طراحی کنترل کننده...........................................................................................................................82

     

    7- نتیجه گیری و پیشنهاد............................................................................................................................99

    فهرست منابع..................................................................................................................................100

    پیوست الف.....................................................................................................................................104

    چکیده به زبان انگلیسی.........

    منبع:

     

    [1]   C. Tseng,, B. Chen, and H. Uang, “Fuzzy tracking control design for nonlinear dynamic systems via T-S fuzzy model”, IEEE Trans on Fuzzy Sys., 2001, 9, (3), pp. 381-392.

     

    [2]   C. Tseng, “Model reference output fuzzy tracking control design for nonlinear discrete-time systems with time-delay”, IEEE Trans. on fuzzy Sys., 2006, 14, (1) , pp. 58-70.

     

    [3]  C. Lin, Q. Wang, and T. Lee,” output tracking control for nonlinear systems via T-S fuzzy model approach”, IEEE Trans. on Systems, Man and Cyber., 2006, 36, (2), pp.450-457.

     

     [4]   H. Ying, “Analytical analysis and feedback linearization tracking control of the general takagi-sugeno fuzzy dynamic systems”, IEEE Trans. on Systems, Man, Cybern., 1999, 29, (3), pp.290-298.

     

    [5]   W. J. Wang and H.R. Lin, “Fuzzy control design for the trajectory tracking on uncertain nonlinear systems”, IEEE Trans. on Fuzzy Sys., 1999, 7, (1), pp. 53-62.

     

    [6]   Y. C. Chang, “Adaptive fuzzy-based tracking control for nonlinear SISO systems via VSS and  approaches”, IEEE Trans. on Fuzzy Sys., 2001, 9, (2), pp. 278-292.

     

     [7]   H. X. Li and S. Tong, “A hybrid adaptive fuzzy control for a class of nonlinear systems”, IEEE Trans.

                on Fuzzy Sys.,2003 , 11, (1), pp. 24-34.

     

    [8]   Y. J. Liu, S. C. Tong, and W. Wang “Adaptive fuzzy output tracking control for a class of uncertain nonlinear Systems”, Fuzzy Sets and Systems, 2009, 160, (1), pp. 2727-2754.

     

    [9]   T. S. Li, S. C. Tong, and G. Feng, “A novel robust adaptive-fuzzy-tracking control for a class of nonlinear multi-input/multi output systems”, IEEE Trans. on Fuzzy Sys., 2010, 18, (1), pp. 150-160.

     

    [10]   K. Tanaka and H. O. Wang, “Fuzzy Control Systems Design and Analysis. A Linear Matrix Inequality Approach” (Jone Wiley & Sons, 2001, 1st edn.), pp. 217-229.

     

     [11]  S. H. Esfahani and A. Kh. Sichani “An improvement on the problem of optimal fuzzy H∞   -tracking control design for nonlinear systems”, IET Control Theory & Applications, 2011, 5, (18), p. 2179-2190.

    [12]   T. Takagi and M. Sugeno, “Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control,” IEEE Trans.Syst., Man.

     

    [13]   H. O. Wang, K. Tanaka, and M. F. Griffin, “Parallel Distributed Compensation of  Nonlinear Systems by Takagi-Sugeno Fuzzy Model,” Proc. FUZZ-IEEE/IFES’95, pp. 531-538, 1992.

     

    [14]   H.-Y. Chung, S.-M. Wu, F.-M Yu and W.-J Chang, “Evolutionary design of static ouput feedback controller for Takagi-Sugeno fuzzy systems”, IET-Control Theory And Application, 2007, 1, (4), pp. 1096-1103.

     

    [15]   S. H. Esfahani, S. O. R. Moheimani, I. R. Petersen, “LMI approach to suboptimal cost control for uncertain time-delay systems”, IEE Proc.-Control Theory Appl., Vol. 145, No. 6, November 1998.

     

    [16]   Cesar A. R. Crusius and Alexandre Trofino, “Sufficient LMI Conditions for Output Feedback Control Problems”, IEEE Trans. Automatic Control, 1999, 44,(5),pp. 1053-1057.

     

    [17]   T. Takagi and M. Sugeno, “Stability analysis and design of fuzzy control systems, “Fuzzy sets Sys., vol. 45, no.2, pp.135-156, 1992.

     

    [18]   V. L. Syrmos, C. T. Abdallah, P. Dorato and K. Grigoriadis, “Static Output Feedback-A Survey”, Automatica, 1997, 33, (2), pp 125-137.


تحقیق در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, مقاله در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, پروپوزال در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, تز دکترا در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, پروژه درباره پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, گزارش سمینار در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S, رساله دکترا در مورد پایان نامه طراحی کنترل کننده استاتیکی مقاوم  خروجی برای نیل به تعقیب  فازی  برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc. گرایش قدرت چکیده شبکه‌ های انتقال سیستم‌های قدرت مدرن بدلیل افزایش تقاضا و محدودیت در احداث خطوط جدید بطور فزآینده‌ ای در حال دگرگونی است. یکی از عواقب چنین سیستم تحت تنشی، خطر از دست دادن پایداری پس از یک اغتشاش می‌باشد. سیستم‌های انتقال جریان متناوب انعطاف‌پذیر (facts)، تجهیزات بسیار مؤثری در یک شبکه انتقال برای استفاده بهتر از ...

چکیده این پایان نامه به تخمین عدم قطعیت در کنترل مقاوم بازوهای رباتیک می‌پردازد و روش­های جدیدی مبتنی بر راهبرد کنترل ولتاژ برای تخمین عدم قطعیت ارائه می‌دهد. روش کنترل ولتاژ در مقایسه با روش مرسوم کنترل گشتاور بسیار ساده­تر است، زیرا نیازی به مدل غیر خطی پیچیده ربات ندارد. در نتیجه، حجم محاسبات کنترل کننده برای تعیین ولتاژ اعمالی به موتورها کمتر می‌شود. طبق قضیه تقریب عمومی، ...

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته: مهندسی برق - گرایش قدرت چکیده امروزه با وجود کاربرد وسیع بارهای حساس نظیر، ادوات الکترونیک قدرت، کامپیوترها و بارهای غیرخطی در شبکه‌های توزیع، مسئله کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. اکثر این بارها به تغییرات ولتاژ، نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ، حساس بوده و جهت عملکرد مناسب به منبع ولتاژ سینوسی نیاز دارند. بنابراین استفاده از بهسازهای ...

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد مهندسی ابزاردقیق و اتوماسیون صنعتی در صنایع نفت چکیده سیستم­ های دینامیکی غیر خطی 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 ...

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته برق گرایش قدرت چکیده سیستم‌های انتقال قدرت انعطاف پذیر که به جبران سازهای FACTS[1] معروف می‌باشند به عنوان ابزاری مدرن می باشند که برای تقویت کنترل پذیری و توسعه ظرفیت انتقال شبکه‌های قدرت بر پایه مبدلهای الکترونیک قدرت در طول دهه گذشته در سیستم های قدرت بکار رفته اند. در واقع سیستم‌های FACTS قادر هستند که پارامترها و مشخصه‌های خطوط ...

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته برق گرایش قدرت چکیده سیستم‌ های انتقال قدرت انعطاف پذیر که به جبران سازهای FACTS[1] معروف می‌باشند به عنوان ابزاری مدرن می باشند که برای تقویت کنترل پذیری و توسعه ظرفیت انتقال شبکه‌های قدرت بر پایه مبدلهای الکترونیک قدرت در طول دهه گذشته در سیستم های قدرت بکار رفته اند. در واقع سیستم‌های FACTS قادر هستند که پارامترها و مشخصه‌های خطوط ...

پایان نامه دریافت درجه کارشناسی ارشد ( M.S ) گرایش برق قدرت چکیده با گسترش روزافزون مصرف انرژی در جهان، توسعه شبکه های قدرت امری ضروریست. اما ایجاد خطوط انتقال جدید، مستلزم صرف زمان وهزینه های گزاف بوده ولذا درصورت امکان استفاده ازهمان خطوط با ظرفیت انتقال بالاتر بسیار مقرون به صرفه می باشد. امروزه سیستم شبکه های قدرت با مشکلاتی از قبیل ناپایداری ولتاژ با ریسک بالا و تلفات توان ...

پایان­نامه تحصیلی جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد رشته: جغرافیا گرایش: برنامه ریزی توریسم چکیده این تحقیق با استفاده از روش توصیفی-تحلیلی، با بهره گیری از مطالعات کتابخانه‎ای، اسنادی همراه با مشاهدات میدانی و استخراج پرسشنامه به تحلیل پایگاههای راهنمایی و رانندگی و نقش آن در احساس امنیت گردشگری درحوزه غرب گیلان پرداخته وهدف از این تحقیق بررسی و شناخت امکانات و محدودیتهای پایگاههای ...

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته: مهندسی برق - گرایش قدرت چکیده امروزه با وجود کاربرد وسیع بارهای حساس نظیر، ادوات الکترونیک قدرت، کامپیوترها و بارهای غیرخطی در شبکه‌های توزیع، مسئله کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. اکثر این بارها به تغییرات ولتاژ، نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ، حساس بوده و جهت عملکرد مناسب به منبع ولتاژ سینوسی نیاز دارند. بنابراین استفاده از بهسازهای ...

مقدمه شبکه های انتقال نیروی انعطاف پذیر (FACTS[1])، یکی از جنبه های انقلاب الکترونیک است که در همه زمینه های انرژی الکتریکی در حال وقوع می باشد. مفهوم FACTS نخستین بار در سال 1988 توسط Hingorani مطرح شد. گستره ادوات قدرت نیمه هادی های علاوه بر مزایای کلید زنی سریع و قابل اطمینان، با تکیه بر مفاهیم جدیدی از مدارها فرصت هایی را برای ارزشمند نمودن انرژی الکتریکی فراهم می‌کند. کمبود ...

ثبت سفارش