عنوان پایان‌نامه
تشخیص و جداسازی خطا در سیستم های کنترل شبکه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1893;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49065;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1893
- تاریخ دفاع
- ۲۸ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- ابراهیم مرادی شهریور
- استاد راهنما
- فرزاد رجایی سلماسی
- چکیده
- هدف از این پژوهش تشخیص، جداسازی و جبران¬ عیب برای سیستم¬های کنترل شبکه¬ای با در نظر گرفتن مشکلاتی همانند وجود تا-خیرهای متغیر با زمان در مسیر انتقال در شبکه است. برای این منظور در ابتدا، به مدل¬سازی اثرات انتقال داده¬های ورودی و خروجی سیستم بر روی شبکه همانند تاخیرهای¬¬ متغیر با زمان در مسیر سنسور به کنترلر و کنترلر به عملگر و همچنین از بین رفتن داده در مسیر انتقال بر روی شبکه، پرداخته شده است. مسئله شناسایی خطا را ابتدا برای ساده¬ترین صورت ممکن یعنی در نظر گرفتن تاخیرهای ثابت در مسیر انتقال از کنترلر به عملگر و از سنسور به کنترلر بررسی کرده¬ایم. در ادامه به مسئله تشخیص خطا برای سیستم¬های کنترل شبکه¬ای با فرض وجود تاخیرهای متغیر با زمان پرداخته¬ایم .سیستم خطی کنترل شونده بر روی یک شبکه انتقال داده، با وجود این تاخیرهای متغیر با زمان به یک سیستم غیرخطی متغیر با زمان تبدیل خواهد شد. با استفاده از روشی مبتنی بر قضیه کیلی- همیلتون، غیرخطی¬گری¬های متغیر با زمان در سیستم را به صورت عدم قطعیت پلی¬تپیک متغیر با زمان مدلسازی می¬کنیم. در ادامه شرایط لازم برای جداسازی عیوب سنسوری و عملگری در یک چنین سیستمی بررسی گردیده است. در فصل سوم، روشی برای تخمین خطای سنسوری و عملگری در اینگونه سیستم¬ها توسعه داده شده-است. ترکیب تاخیرهای تنها زمانی امکان پذیر است که استراتژی کنترلی ثابت باشد و در غیر این صورت امکان چنین کاری وجود ندارد. در انتهای فصل سوم، به مسئله شناسایی خطا برای سیستم¬های کنترل شبکه¬ای بدون ترکیب تاخیرهای کنترلر به عملگر و از سنسور به کنترلر پرداخته ¬شده¬است. فرض کرده¬ایم که تاخیر کنترلر به عملگر متغیر با زمان و کوچکتر از یک دوره نمونه برداری باشد. تاخیر در خروجی را نیز برابر مقداری ثابت در نظر گرفته¬ایم. در آخر به نحوه پایداری¬سازی سیستم¬های کنترل شبکه¬ای با وجود خطای عملگر و با استفاده از فیدبک حالت پرداخته¬ایم. با استفاده از تخمین¬ خطای صورت گرفته در فصول گذشته و فیدبک حالت، یک جبران¬ساز برای خطاهای تولید شده توسط عملگر طراحی گردیده است. در طراحی این کنترلر اثرات دینامیکی ناشی از وجود رویت¬گر نیز در نظرگرفته شده است.
- Abstract
- This research focuses on the problem of fault detection, isolation and compensation for networked control systems (NCSs) taking into account the effects of the network such as time varying delays. For this purpose, initially we model the effect of the transmitting input and output data of the system along with the network. Effect such as time varying delays from sensor to controller and from controller to actuator and drop out are of the main subjects that we will address in this research. The problem of fault diagnosis for NCSs in the simplest condition, i.e. constant delays from sensor to controller and controller to actuator and the problem of fault detection for NCS with the time varying delays are the two salient works that has been investigated in previous researches in this area. Because of the time varying delays, the behavior of a linear control system which is controlled over a network is like a nonlinear system with exponential uncertainty. Using the Cayley-Hamilton theorem, we transform this uncertainty to a polytopic time varying uncertainty. Fault isolation for NCSs with time varying delays is the first achievement of this research. Next in chapter 3, we have investigated the problem of fault estimation for NCSs with time varying delays. The assumption that we can lump delays from sensor to controller and controller to sensor is valid only when the control law is fixed. The problem of fault estimation for NCSs without this assumption has been also addressed under the condition that delay from controller to actuator is less than one sampling period and delay from sensor to controller is constant. At the end, we describe a new method for compensation of actuator faults, using state feedback controller. Exploiting the fault estimation methods developed in previous chapters, a compensator for the generated faults of the actuator has been designed. In designing this controller, the dynamical effects of the observer are also considered. The simulation results verify the proposed theories.
