طراحی یک سیستم کنترل مقاوم برای بهبود عملکرد سطح لغزش غیرخطی با متلب

طراحی یک سیستم کنترل مقاوم برای بهبود عملکرد سطح لغزش غیرخطی با متلب بیشتر سیستم های عملی در زمره بهبود عملکرد حالت گذرا و دقت حالت ماندگار بحساب می‌آیند. به عنوان مثال بیشتر رباتهای الکترومکانیکی و سیستم های مبدل توان مستلزم پاسخ سریع بدون بالازدگی می‌باشند. به خوبی قابل درک است که بالازدگی کمتر می‌تواند به قیمت داشتن زمان نشست بیشتر تمام شود. گرچه داشتن زمان نشست کمتر برای داشتن پاسخ سریع لازم می‌باشد. بنابراین، اکثر روش های طراحی مصالحه ای بین این دو شاخص عملکرد گذار برقرار می‌سازند و نرخ میرایی بصورت یک عدد ثابت درنظر گرفته می‌شود. در [1] نویسنده ایده بدوی ترکیب فیدبک غیرخطی برای یک سیستم مرتبه دو که در معرض اشباع عملگر می‌باشد را پیشنهاد کرده است. کنترل غیرخطی مرکب(CNF) از یک نرخ میرایی متغیر برای دستیابی به عملکرد بهتر بهره می‌جوید. در ابتدا نرخ میرایی را در یک مقدار کمتر نگه میدارد تا سریع بودن پاسخ تضمین شود، و به محض اینکه خروجی به نقطه مطلوب رسید، نرخ میرایی افزایش می‌یابد و بدین ترتیب از بالازدگی اجتناب می‌شود. متعاقبا کنترل کننده CNF برای سیستم های SISO و MIMO مرتبه بالا در [2-4] در دو حالت فیبدک ورودی و فیبدک حالت توسعه یافته است. دومین الزام مهم مقاومت در برابر نامعینی می‌باشد چونکه بیشتر سیستم های فیزیکی از طریق تقریب مدل های مکانیکی به منظور تحلیل و آنالیز بیان می‌شوند.هر چندکه ناسازگاری‌ها و اختلاف ها بین مدل و پلنت واقعی اجتناب ناپذیر است و مدل ریاضی به منظور طراحی کنترل کننده استفاده می‌شود. این ناسازگاری ها به همراه اغتشاشات خارجی نامعلوم بر روی عملکرد سیستم اثر می‌گذارند. برای حذف اثر تغییرات پارامتر و اغتشاش های خارجی تکنیک های کنترل مقاوم زیادی توسعه یافته اند. یکی از این تکنیک ها، کنترل ساختار متغیر(VSC) می‌باشد. در این روش ساختار سیستم حلقه بسته براساس قواعد تصمیم تغییر می‌یابد که به این قواعد تابع سوئیچ گفته می‌شود. خاصیت مقاوم بودن VSC بخاطر اجباری است که از طرف مد لغزشی ایجاد می‌شود و نهایتا مد لغزشی مد اساسی در VSC می‌شود. سیستم کنترلی حاصل نیز کنترل مد لغزشی(SMC) نامیده می‌شود. اخیرا کاربردهای موفقیت آمیز SMC اهمیت تئوری مد لغزشی را در دهه های اخیر توسعه داده است. در SMC سطح لغزش دینامیک حلقه بسته را مشخص می‌کند برای همین است که آن باید طوری طراحی شود که تمامی الزامات را ارضا نماید. همانگونه که قبل تر بیان شد، عملکرد بهتر در یک محیط نامعین یکی از الزامات می‌باشد. به منظور بالا بردن عملکرد سیستم با الگوریتم SMC سطح سوئیچ متغیر با زمان توسط بیشتر محققین در[10-14] ارئه شده است. در[15] یک استراتژی مبتنی بر فازی به منظور تغییر پارامترهای سطح سوئیچ سیستم مرتبه بالا ارائه شده است. برخی محققین سطح لغزش غیرخطی را به منظور بهبود عملکرد ارائه داده اند. نرخ میرایی متغیر به طور قابل ملاحضه ای عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد. این مقاله روشی را برای طراحی مد لغزشی غیرخطی برای کلاسی از سیستم های غیرخطی نامعین ارائه می‌کند. سطح لغزشی غیرخطی بر اساس مفهوم نرخ میرایی متغیر طراحی می‌شود. با استفاده از یک سطح لغزشی غیرخطی نرخ میرایی سیستم می‌تواند از یک مقدار اولیه کم به یک مقدار نهایی بزرگتر تغییر یابد. این مقاله روشی برای طراحی مد لغزشی برای سیستم SISO به منظور دستیابی به رفتار گذارای بهتر برای یک سیستم نامعینی غیرخطی که در فرم کانونیکال برونوسکی بیان شده است، را ارائه مینماید. روش ارائه شده همچنین میتواند برای سیستم خطی با اغتشاش سازگار نیز اعمال شود. روش ارائه شده مادامی که خروجی به نقطه معین خود برسد، نرخ میرایی سیستم حلقه بسته را از مقدار اولیه آن که یک مقدار کمتری است، را افزایش میدهد. اثبات می‌شود که یک چنین مدی وجود دارد و قانون کنترلی جدید بمنظور مواجهه شدن با چنین سطحی ارائه می‌شود. طرح پیشنهادی قابلیت داشتن همزمان بالازدگی کمتر به همراه زمان نشست کمتر را دارا می‎باشد که برای مد لغزشی خطی میسر نیست. یک الگوریتم مبتنی بر ناتساوی ماتریسی برای محاسبه سطح لغزش استفاده شده است. طراحی سطح لغزشی غیرخطی برای بهبود عملکرد پیشنهاد شده است. اثبات شده است که چنین سطحی همیشه موجود است. مثال فوق بطور واضحی نشان می‌دهد که عملکرد بطور قابل ملاحظه ای بهبود می‌یابد. الگوریتم پیشنهاد شده بطور همزمان قادر به دستیابی به بالازدگی کمتر و زمان نشست کوتاه تری می‌باشد. همچنین رد اثر اغتشاشات نیز نشان داده شده است. همچنین شایان ذکر است که روش پیشنهادی قابل توسعه برای سیستم‌های MIMO نیز می‌باشد. این بسته آموزشی شامل مقاله با عنوان (Non-linear sliding surface: towards high performance robust control) فایل ترجمه ورد کامل مقاله فوق الذکر کد متلب کامل شبیه سازی مقاله فوق الذکر فایل PDF نحوه ران کد متلب اعمال سیستم جدید کنترلی به همراه کد متلب