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

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :کنترل

عنوان : بررسی سیستمهای کنترلی با قابلیت پیکربندی مجدد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc” مهندسی برق – کنترل

عنوان :

بررسی سیستمهای کنترلی با قابلیت پیکربندی مجدد

استاد راهنما :

دکتر محمد رضا جاهد مطلق

بهمن ١٣٨۶

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

 

چکیده

 

در این تحقیق، سیستم های کنترلی با قابلیت پیکربندی مجدد بررسی شده است. این سیستم ها به عنوان سیستم های کنترل مقاوم خطا و سیستم های با قابلیت ساختاربندی مجدد نیز شناخته شده اند.

 

سیستم های تکنولوژی مدرن برای رویارویی با نیازهای عملکردی افزاینده ،به سیستم های کنترل پیچیده نیاز دارند . برای چنین سیستم هایی ، 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.

 

ابتدا یک سیستم کنترل با قابلیت پیکربندی مجدد تعریف شده و دسته بندی چنینی سیستمهای کنترلی و بررسی جنبه های کلی مربوطه ارائه شده است. سپس تشخیص و شناسایی خطا به عنوان یک بخش مهم در چنین سیستم هایی از نظر ریاضی بررسی شده است. یک روش مدلسازی چنین سیستم هایی توسط پارامترهای مارکوف در ادامه ارائه شده که مدلسازی ساختار سیستم خطادار و تحلیل آن را در این حالت نشان می دهد . سپس جنبه های مهمی که در تحلیل و طراحی سیستم FTCS باید در نظر گرفته شود ارائه می شود و در هر حالت مسئله با یک مثال بررسی شده است.

 

در نهایت چند روش کنترلی که بیشتر در طراحی چنین سیستمی استفاده شده است ارائه می شود و برای هر روش یک مثال بررسی و ارائه شده است.

در پایان تنیجه گیری از این تحقیق ارائه شده است.

 

مقدمه

 

سیستم های تکنولوژی مدرن برای رویارویی با نیازهای عملکردی افزاینده ،به سیستم های کنترل پیچیده نیاز دارند . برای چنین سیستم هایی ، 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 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) ۴و با قابلیت پیکر بندی مجدد۵ افزایش یافته که تحقیقات اولیه روی کنترل ساختار بندی مجدد و سیستم های کنترلی پرواز خود تعمیر۶ 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

 

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 ١١( AFTCS)active , ١٢

 

AFTCS از ۴ بخش تشکیل شده است: ١) یک کنترل کننده با ساختار بندی مجدد، ٢) یک طرحFDD، ٣) یک مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل کننده، ۴) 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 اعتماد١۴، ماندگاری١۵ و قابلیت نگهداری١۶ 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.

 

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 ٢٢( AFTCS)active , ٢٣

 

AFTCS از ۴ بخش تشکیل شده است: ١) یک کنترل کننده با ساختار بندی مجدد، ٢) یک طرحFDD، ٣) یک مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل کننده، ۴) 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 خطی٢۴، 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).

١-٢ تعریف سیستم کنترل مقاوم خطا :

 

FTCS یک سیستم کنترلی است که می توان خطاهای اجزای سیستم را اصلاح کند و پایداری ودرجه قابل قبولی از عملکرد سیستم را نه فقط در حالت بدون خطا بلکه وقتی خرابی اجزا نیز وجود دارد، حفظ کند . FTCS در یک زیر سیستم مانع از گسترش خطا ها (faults) به نقص هایی در سطح سیستم (failures) می شود .

 

FTCS ممکن است با عنوان بهبود قابلیت اعتماد سیستم ،قابلیت نگهداری و ماندگاری سیستم ،گفته شود . اهداف FTCS ممکن است برای کاربردهای مختلف ،مختلف باشد .

یک FTCS اگر اجازه تکمیل نرمال وظایف را حتی بعد از خطاهای اجزا بدهد ،گفته می شود که قابلیت اطمینان را بهبود بخشیده است . FTCS با افزایش زمان بین عملیات نگهداری و اجازه استفاده از روند تعمیر ساده تر ، می تواند قابلیت نگهداری را بهتر کند.

 

اهداف طراحی FTCS باید شامل دینامیک و عملکرد ماندگار باشد و نه فقط تحت شرایط نرمال ، بلکه تحت خطاها نیز شامل شود . رفتارهای سیستم در این دو حالت عملکرد 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 .

 

ساختار کلی یک AFTCS در شکل ١ نشان داده شده است . از ۴ جزء اصلی تشکیل شده است : ( a یک طرح on-line و FDD real- time، ( b یک مکانیسم پیکربندی مجدد، (c یک کنترل کننده با پیکربندی مجدد و ( d یک command /reference gaverner در ماجول FDD ، هر دو پارامترهای خطا و متغیرهای حالت سیستم باید به صورت on-line و real-time تخمین زده شود .

 

طرح های FDD on-line برای انواع مختلف خطاها نیازمند ارائه هستند تا تصمیم قابل اعتماد و به موقع برای فعال سازی مکانیسم پیکربندی مجدد کنترل گرفته شود . براساس اطلاعات on-line سیستم Post-Pault ، تولید شده توسط ماجول FDD ، کنترل کننده reconfigurable باید به صورت اتوماتیک طراحی شود تا پایداری و دینامیک خاص و عملکرد حالت گذرای 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 reconfigurable ساخته می شود تا به ردیابی فرمان برسد . در حالت جلوگیری از تنزل عملکرد و اشباع عملگر شاید یک commend/ reference gaverner استفاده شود تا ورودی مرجع یا مسیر مرجع تنظیم شودیا اطلاعات لازم توصیهگر برای اپراتورهای انسانی در حضور خطاها فراهم شود

 

.

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه : 162

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید