عنوان پایان‌نامه
تخمین رتبه، شناسایی و طراحی کنترل مقاوم تطبیقی برای سیستمای خطی و خطی درحال نمو
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکاترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 190;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67424
- تاریخ دفاع
- ۱۷ اسفند ۱۳۹۳
- دانشجو
- سینا جهانداری
- استاد راهنما
- بابک نجاراعرابی, احمد کلهر
- چکیده
- با دورنما‌ی طراحی کنترل کننده عملیاتی که بتواند شناسایی و کنترل سیستم های گوناگون مکاترونیکی را به صورت خودکار انجام دهد, در این پروژه تلاش شده‌است تا برای بعضی از چالش‌های پیش رو راه‌کارهایی ارائه شود. انگیزه طراحی کنترل کننده عملیاتی کمینه کردن مداخله انسان در فرآیندهای شناسایی و کنترل یک سیستم ناشناخته می‌باشد. در این پروژه بر مبنای ناحیه‌ی مشترک شناسایی سیستم, اصول نظری کنترل و سیستم‌های در حال نمو, الگوریتم‌های گوناگونی برای پیش راندن نظریه‌های موجود در این عرصه گسترش داده شده‌اند. در ابتدا رویکردهای گوناگون کنترل تطبیقی مقاوم با نگاهی ابزاری به عنوان گزینه‌ای مناسب برای بخش کنترل به طور گسترده مرور شده‌اند. روش‌های کلاسیک کنترل تطبیقی از جمله رگولاتورهای خودتنظیم‌گر و سیستم‌های مدل مرجع برای چند سیستم مکاترونیکی طراحی, یک الگوریتم پیشنهادی تطبیقی مقاوم برای سیستم حفظ تعادل توپ شبیه‌سازی و برای یک ربات موازی پیاده‌سازی شده‌اند. در ادامه تعدادی از مشکلات پیش‌رو برای رسیدن به کنترل‌کننده‌های عملیاتی شناخته شده و در راستای مقابله با آن‌ها رویکردهای نوینی ارائه شده‌است. در فاز شناسایی یکی از چالش‌های موجود تخمین رتبه سیستم‌های دینامیکی است. بر پایه‌ی توابع همبستگی ورودی-خروجی روش نوینی برای تعیین رتبه‌های دینامیکی سیستم‌های خطی چند-ورودی چند-خروجی با نمایش تابع تبدیل ارائه شده‌است. در این روش با جستجویی هوشمند میان تمامی مدل‌های ممکن, مدلی که ساختار آن با سیستم مورد مطالعه یکسان است تشخیص داده می‌شود. اگر رفتار یک سیستم خطی باشد پس از تعیین رتبه‌های دینامیکی می‌توان با استفاده از روش حداقل مربعات بازگشتی پارامترهای مدل شناسایی شده‌اش را تخمین زده و متعاقبآ آن را کنترل کرد. اما در راستای هدف طراحی کنترل کننده عملیاتی نیاز است سیستم هوشمندی طراحی شود که شناسایی و کنترل را, با وجود نایقینی‌ها و تغییرات ساختار و پارامترهای سیستم با موفقیت انجام دهد. از این سو مدل‌های خطی در حال نمو به عنوان گزینه‌ی مناسبی برای خطی‌سازی محلی و مدلسازی سیستم‌های غیرخطی معرفی شده‌اند. نشان داده می‌شود که در واقع یک مدل خطی در حال نمو یک مدل تطبیقی رگرسیون خطی است زمانیکه تعداد رگرسورهای مدل تطبیقی رگرسیون خطی در طی زمان تغییر می‌کند. از این رو الگوریتم‌های برخط برای شناسایی مدل‌های خطی در حال نمو ارائه شده‌اند. نهایتآ الگوریتم‌های پیشرفته تطبیقی و مقاوم برای کنترل سیستم‌های غیرخطی متغیر با زمان برمبنای مدل‌های خطی در حال نموشان طراحی و اعتبار سنجی شده اند. کلمات کلیدی: تخمین رتبه, شناسایی سیستم, کنترل مقاوم تطبیقی, سیستم‌های در حال نمو
- Abstract
- Fostered by the notion of designing an operational controller which automatically identifies and controls any system, various algorithms are developed in order to elaborate on the existing theories in the realm of intelligent control systems. Based on the overlapping areas of system identification, control theories, and evolving systems, an outline of designing an operational controller is devised and some of the challenges are addressed. First, some of robust adaptive approaches as potential candidates of control phase are reviewed, simulated and implemented on specific mechatronics systems. One of the ongoing conundrum in system identification is model order estimation. In this study, a correlation based technique is suggested for order determination of linear MIMO systems. Afterwards, Evolving Linear Models (ELMs) are introduced as a potential alternative for modeling nonlinear systems and an Adaptive Linear Regression (ALR) method is presented to identify ELMs. Finally, an adaptive an a robust control strategies (an indirect self-tuning regulator and a sliding mode control) are designed based on ELMs for nonlinear time-varying systems. Keywords: Order Determination, System Identification, Robust Adaptive Control, Evolving Systems
