پایان نامه ارشد با موضوع:بررسی سیستمهای کنترلی با قابلیت پیکربندی مجدد

در طول سه دهه گذشته، تقاضای روبه رشدی برای قابلیت اعتماد١، ماندگاری٢ و قابلیت نگهداری٣ در سیستم دینامیک، تحقیقات را در زمینه تشخیص خطا و عیب یابی ایجاد کرده است. چنین تلاش هایی منجر به پیشرفت بسیاری از روش هایFDD شده است. همزمان با آن، تحقیق روی سیستم های کنترلی مقاوم خطا (FTCS) ٤و با قابلیت پیکر بندی مجدد٥ افزایش یافته که تحقیقات اولیه روی کنترل ساختار بندی مجدد و سیستم های کنترلی پرواز خود تعمیر٦ در اوایل ١٩٨٠ شروع شد . به هر حال، در مقایسه با FDD، کتابهای بسیار کمی روی موضوع FTCS منتشر شده اند. اگر چه تحقیقات انفرادی گسترده ای روی FTCS انجام شده است، مفاهیم سیستماتیک، روش های طراحی و حتی اصطلاح شناسی آن هنوز استاندارد گذاری نشده است. به علاوه، بنا به دلایل تاریخی، عمده تحقیقات روی FDD و کنترل پیکر بندی مجدد/ ساختار بندی مجدد مستقل انجام شده است.

بسیاری از روش هایFDD به عنوان یک ابزار عیب یابی یا مانیتورینگ و نه به عنوان یک بخش از FTCS گسترش یافته است. واضح است که برخی از روش هایFDD موجود، نیاز ساختار بندی مجدد کنترل کننده را ممکن است برآورده نکند. از سوی دیگر بسیاری از کنترل های پیکربندی مجدد با فرض اطلاعات کامل ازFDD طراحی شده است. عکس العمل بینFDD و FTCS و طراحی مجتمع این دو برای کاربردهای روی خط٧ زمان حقیقی ٨ اهمیت بسیاری دارد. یک نتیجه نادرست یا با تأخیر فراوان ازFDD، ممکن است باعث تلفات در عملکرد سیستم و حتی ناپایداری کل سیستم شود. یک کنترل کننده نامناسب نیز بر اساس اطلاعات نادرست از FDD، منجر به عملکرد ضعیف و حتی ناپایداری کل سیستم می شود.

یک سیستم کنترلی مقاوم خطا (FTCS)، سیستم کنترلی است که توانایی سازگاری خطاهای سیستم را به طور اتوماتیک دارد و پایداری و عملکرد قابل قبول را حتی در حضور خطاها ارائه می کند. به طور کلیFTCS به دو دسته قابل تقسیم است: (PFTCS) passive ٩( AFTCS)active , ١٠

AFTCS از ٤ بخش تشکیل شده است: ١) یک کنترل کننده با ساختار بندی مجدد، ٢) یک طرحFDD، ٣) یک مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل کننده، ٤) یک مولد فرمان/ مرجع (command/reference governor

اهداف و ساختار: AFTC اهداف طراحیFTCS باید شامل عملکرد دینامیک و حالت ماندگار نه فقط تحت شرایط نرمال، بلکه تحت خطاها نیز شامل شود. رفتارهای سیستم در این دو حالت عملکردی مشخصاً متفاوت می باشد. در شرایط نرمال، ممکن است روی کیفیت رفتار سیستم تأکید شود. در حضور خطا، اینکه چگونه سیستم با یک عملکرد تضعیف شده قابل قبول باقی می ماند بحث اصلی است.

درماجول FDD، هر دو پارامترهای خطا و متغیرهای حالت سیستم باید به صورت روی خط در زمان حقیق تخمین زده شود. طرح های روی خط FDD برای انواع مختلف خطاها نیازمند ارائه هستند تا تصمیم قابل اعتماد و به موقع برای فعال سازی مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل گرفته شود. براساس اطلاعات روی خط سیستم بعد از خطا، تولید شده توسط FDD، کنترل کننده پیکر بندی مجدد باید به صورت اتوماتیک طراحی شود تا پایداری و دینامیک خاص و عملکرد حالت گذاری سیستم را حفظ کند. به علاوه، برای تضمین توانایی سیستم حلقه بسته در ردیابی ورودی فرمان یا یک مسیر یا مدل مرجع حتی در حضور خطاها، یک کنترل کننده پیش سوی پیکر بندی مجدد ساخته می شود تا به ردیابی فرمان برسد . در حالت جلوگیری از تنزل عملکرد و اشباع عملگر، یک مولد ورودی فرمان/مرجع استفاده می شود تا ورودی مرجع یا مسیر مرجع تنظیم شود.

در صورتی که علاوه بر پارامترهای کنترل کننده فیدبک و پیش سو، ساختار کنترل کننده ها از نظر مرتبه، تعداد و نوع کنترل کننده نیز تغییر پیدا کنند، به عنوان سیستم کنترل ساختار یافته مجدد شناخته می شود که محاسبات و تحلیل فراتر از پیکر بندی مجدد را شامل می شود.

دسته بندی روشهای کنترلی موجود با قابلیت پیکر بندی مجدد: روش های طراحی کنترل با قابلیت پیکر بندی مجدد بر اساس مدل به یکی از روش های زیر منجر می شود : تنظیم کننده مربعی خطی١٣، ساختار ویژه، شبه معکوس، تعقیب مدل، کنترل تطبیقی، مدل چندگانه، جدول بندی بهره، تغییر پارامترخطی، کنترل ساختار متغیر ، مود لغزشی، کنترل پیش بین، خطی سازی فیدبک و دینامیک معکوس.

سیستم های مقاوم خطا و طراحی های کنترلی مربوطه دارای کاربردهای مهندسی گسترده و مختلف، می باشند، که در محدودیت های زیر قرار می گیرند: (a سیستمهای امنیتی (هواپیما، هلیکوپترها، فضاپیماها و اتومبیل ها، صنایع نیروی هسته ای و شیمیایی خطرناک)، (b سیستمهای زندگی (تله روباتها برای جراحی،

مانیتورهای کار گذاشته قلب، ابزار تشخیص نانو ماهیچه و سایر تجهیزات پزشکی، کنترل ترافیک زمینی و سیستم های اتوماتیک شده بزرگراه)، (c سیستمهای ماموریت (سیستم های کنترل ترافیک هوایی، سیستم های دفاعی، دستگاه های فضایی و فضاپیما، وسایل هوایی/ فضایی / زیر دریایی خود گردان، روبات های استفاده شده در پروسه های صنعتی و شبکه های ارتباطی)، (d سیستم های هزینه (ساختارهای فضای مقیاس بزرگ، اتومبیل هایdrive-by-wire، کنترل پروسه

توزیع شده، شبکه های محاسباتی و ارتباطی).

فصل اول

کلیات سیستم های کنترل مقاوم خطا

FTCS

١-١ مقدمه

برای سیستم های کنترل پیشرفته ، توالی هایی از خطاهای اجزای سیستم می تواند فاجعه آمیز باشد . قابلیت اعتماد در چنین سیستم هایی با تضمین این که خطایی رخ نخواهد داد ،افزایش خواهد یافت ،ولی به هر حال ،این هدف غیر واقعی و اغلب غیر قابل دستیابی است چون خطاها نه فقط به خاطر کهنگی و فرسودگی اجزای سیستم رخ می دهند،بلکه به خاطر خطاهای انسانی در ارتباط با نصب و نگهداری نیز ایجاد می شوند. بنابراین طراحی سیستم های کنترلی که بتوانند در مقابل خطاهای ممکن مقاوم باشند جهت افزایش قابلیت اعتماد ودردسترس بودن این سیستم ها ،لازم است . این نوع از سیستم های کنترل به عنوان سیستم های کنترل مقاوم خطا شناخته شده است.

در طول سه دهه گذشته، تقاضای روبه رشدی برای قابلیت اعتماد١٤، ماندگاری١٥ و قابلیت نگهداری١٦ در سیستم دینامیک، تحقیقات را در زمینه تشخیص خطا و عیب یابی ایجاد کرده است. چنین تلاش هایی منجر به پیشرفت بسیاری از روش هایFDD شده است. همزمان با آن، تحقیق روی سیستم های کنترلی مقاوم خطا (FTCS) ١٧و با قابلیت پیکر بندی مجدد ١٨ افزایش یافته که تحقیقات اولیه روی کنترل ساختار بندی مجدد و سیستم های کنترلی پرواز خود تعمیر١٩ در اوایل ١٩٨٠ شروع شد. به هر حال، در مقایسه با FDD، کتابهای بسیار کمی روی موضوع FTCS منتشر شده اند. اگر چه تحقیقات انفرادی گسترده ای روی FTCS انجام شده است، مفاهیم سیستماتیک، روش های طراحی و حتی اصطلاح شناسی آن هنوز استاندارد گذاری نشده است. به علاوه، بنا به دلایل تاریخی، عمده تحقیقات روی FDD و کنترل پیکر بندی مجدد/ ساختار بندی مجدد مستقل انجام شده است.

بسیاری از روش هایFDD به عنوان یک ابزار عیب یابی یا مانیتورینگ و نه به عنوان یک بخش از FTCS گسترش یافته است. واضح است که برخی از روش هایFDD موجود، نیاز ساختار بندی مجدد کنترل کننده را ممکن است برآورده نکند. از سوی دیگر بسیاری از کنترل های پیکربندی مجدد با فرض اطلاعات کامل ازFDD طراحی شده است. عکس العمل بینFDD و FTCS و طراحی مجتمع این دو برای کاربردهای روی خط٢٠ زمان حقیقی٢١ اهمیت بسیاری دارد. یک نتیجه نادرست یا با تأخیر فراوان ازFDD، ممکن است باعث تلفات در عملکرد سیستم و حتی ناپایداری کل سیستم شود. یک کنترل کننده نامناسب نیز بر اساس اطلاعات نادرست از FDD، منجر به عملکرد ضعیف و حتی ناپایداری کل سیستم می شود.

این مطلب را هم بخوانید :

درماجول FDD، هر دو پارامترهای خطا و متغیرهای حالت سیستم باید به صورت روی خط در زمان حقیق تخمین زده شود. طرح های روی خط FDD برای انواع مختلف خطاها نیازمند ارائه هستند تا تصمیم

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب