عنوان پایان‌نامه
طراحی یک سیستم کنترل تحمل پذیر خطا جهت جبران عیوب محرکه ها در فرایندهای مقیاس گسترده
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E2035;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52878;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2035
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۹۰
- استاد راهنما
- کریم سلحشور, فرزاد رجایی سلماسی
- دانشجو
- امین میهن خواه
- چکیده
- در گذشته، سیستم¬های آشکارساز و عیب¬یاب خطا به وفور جهت افزایش ایمنی فرایندها و بهینه کردن زمان¬بندی نگهداری اجزای سیستم استفاده می¬شده¬اند. اما، امروزه به دلیل افزایش تقاضا برای ایمنی، قابلیت اطمینان و توان ماندگاری در فرایندهای صنعتی، دیگر سیستم¬های مذکور نمی¬توانند به تنهایی جوابگوی این نیازها باشند. از این رو توجه به سمت سیستم¬های کنترل تحمل¬پذیر خطا معطوف گشت تا بتوانند اثرات نامطلوب خطا را به صورت اتوماتیک جبران کرده و پایداری و کارایی را مجددا به سیستم برگردانند. یکی از اجزای مهم سیستم¬های کنترل، محرک¬ها می¬باشند. رخداد خطا در محرک¬ها به دلیل حرکات مکانیکی مداوم بسیار محتمل¬تر نسبت به دیگر اجزای یک سیستم کنترل می¬باشد. همچنین در صنایع فرایندی گسترده، به دلیل تماس پیوسته قطعات محرک با مواد چسبنده و خورنده، احتمال رخداد خطا بالاتر نیز می¬رود. هدف در این پایان¬نامه، طراحی یک سیستم کنترل تحمل¬پذیر خطا برای سیستم¬های فرایندی مقیاس گسترده بوده تا بتواند با جبران خطاهای کلی و جزئی در محرک¬ها، پایداری و کارایی مناسب را در حالت رخداد خطا فراهم آورد. از این رو در ابتدای کار به طراحی یک سیستم آشکارسازی و شناسایی خطا برای عیوب جزئی و کلی محرک¬ها اقدام شده¬است. پس از آن با استفاده از ساختار کنترل تطبیقی مستقیم مدل مرجع، یک سیستم کنترل تحمل¬پذیر خطا برای سیستم های خطی در حضور خطاهای محرک¬ و اغتشاش¬های خارجی ارائه می¬گردد. از مزایای روش معرفی شده، عدم نیاز آن به یک سیستم آشکارساز و عیب¬یاب خطا می¬باشد که باعث تسهیل در تحلیل و پیاده¬سازی سیستم مذکور می¬گردد. همچنین روش معرفی¬شده قابلیت مواجهه با خطاهای کلی از جمله چسبندگی را داراست که به ندرت در تحقیقات علمی دیگر بررسی گشته است. نهایتا، با بهبود کنترل کننده معرفی¬شده قبلی، کاربرد آن¬را به سیستم¬های غیرخطی تعمیم می¬دهیم. نتایج شبیه¬سازی روش¬های معرفی¬شده بر روی سیستم¬ خطی هواپیمای بوئینگ 747 و سیستم غیرخطی CSTR، کارایی و کارآمدی الگوریتم¬های مذکور را در مواجهه با خطاهای محرک نشان می دهد. کلمات کلیدی: سیستم¬های کنترل تحمل¬پذیر خطا، خطاهای محرک، کنترل¬کننده تطبیقی مدل مرجع
- Abstract
- In the past, the Fault Detection and Diagnosis (FDD) systems are utilized frequently for increasing the process safety and optimizing the maintenance schedules. But, nowadays, the FDD system cannot handle the mentioned needing in the industrial process because of the more requirements for safety, reliability and survivability. Therefore, the fault-tolerant control system attracts more attention to compensate the distractive effects of the faults automatically and maintains the system stability and performance. One of the more important part of a control system is the actuator. Due to continues actuator movement, the fault occurrence is more probable in comparison to other parts of a control system. Also, the fault occurrence probability in the actuator increases in the plant-wide process industries because of the sticking and corrosiveness of the transit material. The main aim of this thesis is to design a fault-tolerant control system for plant-wide processes to provide good robustness and performance in the presence of partial and total actuator failures. In this way, a fault detection and identification is designed to estimates the partial and total fault magnitude beside state variables in both normal and faulty operation conditions. Then, a fault-tolerant control system is proposed using the direct adaptive model reference control algorithm for linear system with actuator fault and bounded disturbances. This method doesn’t require any FDD system that leads to more convenience in implementation and analysis. In addition, the proposed method has the capability to encounter to total actuator failure such as stickiness that is addressed rarely in other works. Finally, by improving the previous fault-tolerant controller, it is generalized to be applicable to nonlinear systems. The simulation results of the linear model of Boeing 747 and nonlinear model of a CSTR verify the efficiency and applicability of the proposed methods.
