پایان نامه ارشد رایگان درباره ارزیابی عملکرد، مشاهده پذیر، محدودیت ها

دانلود پایان نامه ارشد

ا زمان هستند . علاوه بر اندازه گیری های عملکردی م نظم ، ان دازه گی ری ه ای جدی د مانند فضای دردسرکس و hard deadline (یا زمان ماندگاری ) ، که رفتار و عملکرد واقعی سیس تم را در طول این دوره می دهد ، باید تعریف شود . اگرچه نیازها و ویژگ ی ه ای طراح ی در ط ول دوره ه ای زم انی مختلف ، مختلف می باشند . هدف کلی طراحی کنترل کننده با پیکربندی مجددی با عملکرد زیر است :

٣٨

(١) تضمین پایداری حلقه بسته در زمانهای قبل از رخداد خطا و بعد از پیکربندی مج دد ، (٢) ک اهش یا مینیموم کردن دامنه و دورة زمانی گذراهای ناشی از پیکربندی مجدد از طریق طراحی متص ل
شدة FDD و پیکربندی مجدد ، (٣) حفظ مینیموم تنزل عملکرد قابل قبول .

برای FTCS با پیکربندی مجدد ، به دلیل اینکه طبیعت و شدت خطاها در ابتدا ناشناخته است ، دینامیک ه ای سیستم post – fault نیز ناش ناخته اس ت . روش ه ای تش خیص خط ا بای د ب رای س اختن م دل سیس تم post – fault در طراحی کنترل پیکربندی مجدد ، استفاده شود . کیفی ت کنت رل بس تگی ب ه چن دین ف اکتور دارد : مانن د سرعت و دقت نتایج FDD ، دسترسی ب ه عملگره ای س الم باقیمان ده ، و ن وع اس تراتژی ه ای کنت رل س ازگار ش ده در طراح ی ، ب ه دلی ل طبیع ت دینامی ک سیس تم ، فق ط ی ک مق دار مح دود ش ده زم ان در دس ترس اس ت ت ا ساخت مدل post – fault انجام شود . مصالحه بین اهداف طراحی مختل ف بای د ب ه ص ورت on- line و در real – time انجام ش ود . بن ابراین FTCS ب ا پیکربن دی مج دد در طراح ی و تحقی ق مش کل ت ر اس ت . مهمترین دوره در FTCS دقیقاً بعد از رخداد خطاست . وقتی که سیستم کنترل به خطا ب ه نح و درس تی عک س العمل نشان دهد ، کل سیستم دوباره خطی تغییر ناپ ذیر ب ا زم ان م ی ش ود . البت ه ف رم خاص ی از ان دازه گی ری عملک رد بس تگی ب ه روش طراح ی دارد . عملک رد سیس تم در دورة post – fault بس تگی ب ه ای ن دارد ک ه

چگونه ، طرح کنترلی post – fault ، اثر خطا را به خوبی جبران می کند .

• اندیس های عملکرد در FTCS
از آنجایی که گذراهای کوتاه و کوچک و خط ای حال ت مان دگار کوچ ک در FTCS قاب ل قب ول اس ت ، ان دیس های پارامتر زیر در ارزیابی عملکرد real-time می تواند استفاده شود :

که ykrefrence خروجی مدل مرجع (ایده آل ) ، در حالیکه ykrefrence خروجی سیس تم سیس تم پیکربن دی مج دد یافته است .

تنزل عملکرد

خطاها در یک سیستم می تواند منجر به مسائل ناخواسته زیاد می شود ، مانند : تلف ات در درجة کنت رل پ ذیری

و مشاهده پذیری ، گذراهای ناشی از خطای بزرگ ، ک اهش ح د به ره و حت ی از ب ین رف تن پای داری . معم ولاً خطاه ا ممک ن اس ت ش امل تلف ات ی ا تن زل سنس ورها ، عملگره ا و تغذی ه ق درت ، آس یب ب ه کان ال ه ای انتق ال سیگنال یا قدرت یا تغیی ر دور از انتظ ار در خصوص یات plant باش د . ت والی خط ا ب ه ای ن ص ورت اس ت ک ه نمی توان همان سطح از عملکرد را مش ابه عملک رد نرم ال انتظ ار داش ت ، بلک ه ی ک عملک رد تن زل یافت ه ب ه دلیل محدودیت های فیزیکی عملگره ا و مق دار مح دود ش دة من ابع بدس ت م ی آی د . از آنج ایی ک ه راه معم ولی

تشریح یک سیس تم بوس یلة پاس خ گ ذرا و حال ت مان دگار آن م ی باش د ، بن ابراین ، تن زل در عملک رد اغل ب ب ه

عنوان یک اورشوت بزرگ ، یک پاسخ آهستهتر یا یک خطای حالت مان دگار افزایش ی ، تعبی ر م ی ش ود . در حوزة فرکانس ، تنزل می تواند ب ر حس ب پهن ای بان د ک اهش یافت ه و ح دود پای داری ک اهش یافت ه ان دازه گی ری

ش ود . بس ته ب ه طبیع ت و ش دت خط ا ، FTCS بای د ط وری طراح ی ش ود ک ه اه داف اولی ه در ابت دا ب ا من ابع محدودتر و با حداقل تن زل عملک رد بدس ت آی د . توان ایی ی ک سیس تم کنت رل ، در حض ور خط ا ، جه ت ک اهش اتوماتی ک تقاض ای آن ب ه س طح عملک ردی و در نتیج ه حف ظ اه داف اولی ه ب ا ح داقل تن زل عملک رد اص لی ب ه عنوان تنزل عملکردی مطلوب شناخته می شود . یکی از بررسی های مهم در طراحی FTCS ، تعی ین س طح مناسبی از تنزل عملکرد مجاز برای خطاهای ممکن است .

٣٩

برای طراحی FTCS که به اهداف طراحی در قالب تنزل عملکرد برسید ، اندازه گیریهای عملکردی مختلف ی استفاده می شود . این ها بستگی ب ه ک اربرد خ اص ی ا روش های طراح ی اس تفاده ش ده دارد . ب رای مث ال ، ی ک ان دازه گی ری طبیع ی عملک رد سیس تم ب رای روش های جای ابی س اختار وی ژه ، پای داری نس بی سیس تم ب ر حس ب موقعیت های مقادیر ویژه غالب است . تحت شرایط نرمال عملکردی سیستم ، بخش حقیقی مقادیر وی ژه غال ب در حوزة زمان پیوسته در ن احیة مطل وب دور از مح ور موه ومی ب ا ی ک فاص له ح داقل خاص ی ق رار دارد .
وقتی یک خطا در سیستم رخ می دهد ، درجة کلی افزونگی موجود در سیستم کاهش می یابد و توانایی سیس تم
در برخورد با خطا کاهش می یابد . بدون پیکربندی مجدد ، مقادیر ویژه حلقه بسته به نزدیکی محور موهومی یا حتی سمت راست محور حرکت می کنند . اگر به میزان کافی افزونگی عملگر وجود داش ته باش د (برحس ب قدرت عملگر ) ، ممکن است که مقادیر ویژه سیستم پیکربندی مجدد یافت ه در هم ان مکانه ای اولی ه در سیس تم بدون خطا ، قرار گیرد و عملکرد نامی سیستم به دست آید . با تعیین مقادیر ویژة سیستم پیکربن دی مج دد یافت ه

به همان مکانها در سیستم نرمال ، پای داری حلق ه بس ته حف ظ م ی ش ود . ب ه ه ر ح ال ، چن ین طراح ی براس اس افزونگی موجود ، قدرت باقیماندة عملگر و مدل دقیق سیستم post-fault قرار دارد . برای رسیدن ب ه اه داف

طراحی ، سیگنال های کنترل بزرگ ممکن است در طول پروسه پیکربندی مجدد لازم باشد . به خ اطر مق دار کاهش یافته منابع باقیمانده و محدودیت ه ای فیزیک ی سیس تم ، در بس یاری ح الات ، انتظ ار از کنت رل کنن دة ب ا

پیکربندی مجدد که کاملاً عملکرد اصلی را تحت پوشش قرار دهد ، غیرواقع بینانه است . از ای ن جه ت ، بای د مقداری تنزل عملکرد را بوسیلة تعیین مقادیر ویژه در مکانه ای مناس بی جه ت جل وگیری از اش باع عملگ ر و

فروپاشی سیستم ، قبول کرد . به هر حال ، فقط تعیین مقادیر ویژه ، به ط ور کام ل نم ی توان د عملک رد سیس تم را تعیین کن د چ ون عملک رد سیس تم بس تگی فق ط ب ه مق ادیر وی ژه ن دارد بلک ه ب ه برداره ای وی ژه مربوط ه نی ز وابس ته اس ت خصوص یات عملک ردی مطل وب ب ه س ادگی ب ا ی ک م دل ت ابع تب دیل ی ا فض ای حال ت ، ک ه خصوصیات طراحی از قبل تعیین شده را دارد ، مشخص می شود . با طراحی کنترل کننده ای که مدل مرج ع را دنبال کند ، اهداف طراحی با عملکرد مطلوب به طور طبیعی بدست می آید . با بررسی نیازهای مختل ف و قدرت کنترلی در دسترس در ط ول عملک رد نرم ال و عملک رد خط ادار ، م دل ه ای مختل ف مرج ع بای د ب رای رسیدن به عملکرد قابل قب ول در ای ن دو دورة عملک ردی ، انتخ اب ش ود . از ای ن جه ت ، دو م دل مرج ع بای د

جهت بررسی تنزل عملکرد در حضور خطا ، طراحی شود . بررسی تنزل عملکرد از طری ق م دل مرج ع در بخش بعد توضیح داده می شود .

بررسی تنزل عملکرد از طریق طراحی مدل مرجع

ب رای ش روع پروس ه طراح ی کنت رل ب ا پیکربن دی مج دد و ب رای رس یدن ب ه اه داف مطل وب در ط ول ش رایط نرمال و غیر نرمال ، بای د در ابت دا ی ک م دل و ی ا بیش تر انتخ اب ش ود . در ک ل ، م دل ه ای مرج ع رفتاره ای مطلوبی از سیستم در دوره های مختلف ، قبل و بعد از خطا ، نشان می دهند . مهم است که بدانیم که یک مدل مرجع بهترین انتخ اب ب رای FTCS نیس ت . انتخ اب م دلهای مرج ع مختل ف ک ه رفت ار مطل وب و قاب ل قب ولی برای شرایط عملکردی مختلف تعیین می کنند ، ایدة خوبی است . ممکن است به طور معم ول از سیس تم حلق ه

بس ته ن امی ب ه عن وان م دل مرج ع اس تفاده ش ود . از ای ن رو ، ه دف پیکربن دی مج دد کنت رل س اختن ح التی از سیس تم ت ا ح د امک ان نزدی ک سیس تم ن امی اس ت . ب ه ه ر ح ال وقت ی سیس تم ب ا خط ا مواج ه م ی ش وند ، درجة
افزونگی سیستم و قدرت کنترلی باقیماندة سیستم ش کل دار ، ب ه ط ور مشخص ی ک اهش م ی یاب د . ب رای اینک ه
چنین سیستمی به صورت سیستم نرمال عمل کند ، برای مث ال ، ب رای پ رواز در هم ان س رعت همانن د قب ل از رخداد خطا در یک هواپیما ، نیاز دارد که عملگرهای شکل دار و یا سالم ، سیگنال های کنترلی بزرگی جهت جب ران س ازی ای ن تغیی رات ناش ی از خط ا ، تولی د کنن د . ای ن غیرواقع ی اس ت و ممک ن اس ت منج ر ب ه اش باع

٤٠

عملگر و حتی آسیبهای بعدی به عملگرها و سایر اجزای سیستم شود . بنابراین ، نیاز به تنزل عملکرد بای د از طریق مدل های مرجع مطلوب به حساب آورده شود .
در طراحی مدل های مرجع ، فاکتورهای زیر باید بررسی شود :
(١) مدل های مرجع باید پایدار باشد ؛ (٢) تنزل عملکرد باید در طراحی مدل مرجع در نظر گرفت ه ش ود و بررسی شود ؛ (٣) مدل های مرجع باید گذرا و عملکرد حالت ماندگار مطلوبی را داشته باشند .
در عمل ، محدودیت ه ای فیزیک ی خ اص در سیس تم در حض ور خطاه ا ، بای د ب ه ص ورت طراح ی م دل ه ای مرجع تعبیر شود . برای مثال ، مح دودیت ه ای روی دام ه و س رعت تغیی ر در عملگره ا بای د بررس ی ش ود . بررسی های طراحی ب ا جزئی ات ، در مث ال طرح ی در ادام ه نش ان داده خواه د ش د . وقت ی اه داف طراح ی و م دل ه ای مرج ع ، تعی ین ش ده باش د ، مس ئله تب دیل ب ه چگ ونگی طراح ی ق انون کنت رل پیکربن دی مج دد ب رای رسیدن به این اهداف می شود .

طراحی قوانین کنترل با قابلیت پیکربندی مجدد به صورت تعقیب مدل

برای اینکه سیستم دینامیکهای از قبل تعیین ش ده را دنب ال کن د ، اس تفاده از کنت رل فی دبک فق ط ، ک افی نیس ت . کنت رل کنن ده ه ای پ یش س و نی ز بای د ب ه ط ور همزم ان س اخته ش ود . طراح ی کنت رل کنن ده فی دبک جه ت پایدارسازی سیستم است در حالیکه طراحی کنترل کننده پیش سو برای اهداف ردیابی یک م دل مرج ع ب ا ی ک ورودی فرم ان اس ت . ش کل ٢ . س اختار FDD مجتعم ع ارائ ه ش ده و کنت رل پیکربن دی مج دد تعقی ب م دل ( MFRC) را نشان می دهد .

شکل ٤-٢ سیستم کنترل FTCS به روش تعقیب مدل

روش طراحی بهرة کنترل پیش سوی با پیکربندی مجدد

با ساختار کنترل داده شده در شکل ٢ ، هدف طراحی عبارتست از انتخاب خروجی ه ای plant ب ه نح وی ک ه خروجی ه ای م دل ه ای مرج ع را ب ا اس تفاده از تکنی ک کنت رل پ یش س و ، ب ه ص ورت بهین ه ، ردی ابی کنن د . فرض کنید نمایش زمان گسستهای از یک مدل explicit ، که رفتار مطلوب یک plant رانمایش می ده د ب ه صورت زیر است :

٤١

xkm Rnm

ukm Rem

ykm R pm

که حالت مدل مرجع ، ورودی مرجع و خروجی مدل مرجع اس ت

. ماتریس های ثابت F m ، G m و H m دارای دیمانسیون های متناسب هستند . مسئله تعیین ردیابی کامل ، ب ه صورت زیر ارائه می شود : یک ترتیب کنترلی U k بیابید به طوریک ه خط ای ردی ابی فرم ان ek را مجب ور به صفر کند برای تمام ٠k که

و اگ ر e0 0 باش د بن ابراین ، مس یرهای ای ده آل کنت رل و حال ت plant حاص ل ، بوس یلة xk و uk نشان داده شده است . با این تعریف ، پس xk و uk رابطه زیر را ارضاء می کنند :

و دینامیکهای plant به صورت :

ف رض م ی ش ود ک ه حالت ای ده آل plant یعن ی xk و وردی کنت رل ای ده آل یعن ی uk ترکیبه ای خط ی از حالتها و ورودی های مدل مرجع به صورت زیر می باشند :

که Sij ماتریس های بهرة پیش سوی کنترل هستند . ( (ukm برای بخشهای مرتبه ب الاتر نس بت ب ه ورودی

ukm ، بکار می رود . اگر بحث خود را محدود به ورودی های پل ه کن یم ، آنگ اه u km ی ک ت ابع پل ه اس ت و در نتیج ه (ukm ) 0 ب رای تم ام . kk 0 ح ال ، مس ئله ردی ابی کام ل ش امل تعی ین یک ی از عب ارات قاب ل ح ل
برای تمام ماتریس های Sij خواهد شد . حل xk و uk به صورت زیر داده می شود :

که Sij ماتریسهای به صورت زیر است :

و وij

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد رایگان درباره محدودیت ها، منابع محدود، دوره های زمانی Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درباره شبیه سازی، ارزیابی عملکرد، تولید اطلاعات