پایان نامه ارشد رایگان درباره مکان کنترل، شبیه سازی

دانلود پایان نامه ارشد

تنظیم کننده پیکر بندی مجدد، مینیموم کرون گ ذرا ه ای پیک ر بن دی مج دد کنت رل کنن ده اس ت. گ ذرا ه ای پیکر بندی مجدد ممکن است به دلیل دامنه زیاد و دینامی ک ه ای ش دید قاب ل تحم ل نباش د. ب ه هم ین دلی ل، لازم است روشی جهت تضمین رفتار گذرای قابل قبول معرفی شود.
گذرا های پیک ر بن دی مج دد بس تگی ب ه تحق ق واقع ی کنت رل کنن ده دارد و م ی توان د ب ا انتخاب ات کنت رل کنن ده مناسب تر کاهش یابد.

شکل ٤-٤ یک سیستم کنترل FTCS با یک زیر سیستم سرپرست

٤٧

سیستم های کنترل با پیکر بندی مجدد در مرکز علاقه بسیاری از تحقیقات قرار دارد. چون آنها امکان کنترل مناسب سیستم های پیچیده غیر خطی و یا متغییر با زمان را می دهند که ممکن است این سیستم ها نیازمند سطح خاصی از مقاومت در مقابل خطا باشند.
تعدادی از روش های پیکر بندی به شرح زیر، برای مقابله با مشکل گذرا ها، ارائه شدهاند. ١. پیکر بندی مجدد یک مرحله ای،
٢. پیکر بندی مجدد چند مرحله ای با تغییر مرحله ای ساختارهای میانی با اس تفاده از درون ی ابی (س ری پیکر بندی های یک مرحله ای).

٣. روش های به روز کردن متغییر حالت ٤. نرم کردن سیگنال
٥. روشهای Input cross-fading ٦. روشهای output cross-fading

روش وابسته ب ه س اختار پیک ر بن دی مج دد ت ک مرحل ه ای در سیس تم ه ای حلق ه ب از مش خص ش ده اس ت. ای ن روش در کاهش گذرای سیستم های کنترلی استفاده می شود.

اندازه گیری های گذرا:

گذرای بهینه یک سیستم پیکر بندی مجدد یافته شدیداً وابسته به محیط سیستم است، بنابراین تعاریف و اندازه گیری های مختلف برای گذار وجود خواهد داشت.
یک روش مناسب می تواند بر اساس نیازها و تحمل گذرای محیطی که سیستم عمل می کند، انتخاب شود. گذرا عمدتاً به صورت زیر انتخاب می شود

گذرای متغییر، متغییر مشاهده شده در سیستم پیکر بندی مجدد به دست آمده و همان متغییر ولی مشاهده شده در سیستم پیکر بندی مجدد ایده آل است.
علاوه بر تعریف برای گذرا، اندازه گیری های گذرا برای مقایسه و یا دسته بندی انتخاب های رقابتی برای کاهش گذرا، لازم است.انرژی گذرا که به صورت زیر تعریف می شود:

می تواند مناسب باشد، یا ماکزیمم مطلق گذرا تعریف شده به صورت :

نیز یک اندازه گیری مناسب برای انتخاب در سیستم کنترل خصوصاً در سیستم های با دینامیک های محدود است.

وابستگی ساختاری:

روش پیکر بندی مجدد یک مرحله ای، ض رایب سیس تم را ب دون اص لاح ح الات می انی، تغیی ر م ی ده د.روش پیکر بندی یک مرحله ای، از این واقعیت استفاده می کند که متغییر ه ای حال ت اطلاع ات ب ا ارزش در م ورد نمونه های ورودی گذشته ذخی ره م ی کنن د، ب ه طوریک ه میت وانیم عملک رد سیس تم جدی د را ب ا تولی د گ ذرا ه ای کوچک تر نسبت به سیستم پیک ر بن دی ش ده ار روش ه ای دیگ ر ادام ه ده یم. سیس تم ه ای فیزیک ی در سیس تم های کنترلی متغییر های حالت خودشان را حفظ می کنند. انرژی ذخیره شده در زم ان کوچ ک ن ا مح دود نم ی تواند اصلاح شود. بنابراین، پیکر بندی های مجدد خطاها و سوئیچ های حالتی می تواند به عن وان پیک ر بن دی های مجدد یک مرحله ای به حساب آید.

در حالت نگاش ت ورودی- خروج ی سیس تم ه ای کنترلی،ب رای حال ت خط ی ب ه وس یله پاس خ ض ربه در ح وزه زمان یا تابع تبدیل در حوزه فرکانس نشان داده می ش ود. ای ن ف رم نم ایش اطلاع اتی از پ ردازش داخ ل سیس تم

٤٨

نمی دهد و نمی تواند به عنوان توضیح سیستم در طرح های کنترلی که بردار متغییر حالت از صفر تغییر می کند. به کار رود. (چون در دو حالت ف وق ال ذکر،فرض م ی ش د ک ه) نم ایش متغیی ر حال ت سیس تم ب رای حال ت خطی، به صورت زیر است:

این نمایش برای بدست آوردن گ ذرا ه ای روش پیک ر بن دی مج دد ی ک مرحل ه ای ب ین پیک ر بن دی ه ای مج دد متوالی، مناسب است. تابع تبدیل نسبت به انتقال ها ثابت است.

که به این معنی است که تعداد نا محدودی از موج ود اس ت بطوریک ه ت ابع یکس انی را نتیج ه م ی ده د. س اختار های فیلتر مختلف برای به کار بردن این ثابت بودن تابع تبدیل تحقیق یافت ه جه ت رس یدن ب ه عملک رد بهت ر در فیلتر های به کار رفته است. نشان داده می شود که ساختار داخلی نیز ار رفتار گ ذراها ت اثیر م ی پ ذیرد و م ی توان گذراهای پیکر بندی مجدد را با انتخاب ساختارهای مناسب تحقق، مینیموم کرد.

واضح است که با ارزیابی خصوصیات گ ذرای اج زای سیس تم کنت رل و کنت رل کنن ده، م ی ت وان رفت ار داخل ی گذرای کل سیس تم کنت رل را دی د، حت ی اگ ر ویژگ ی ه ای کام ل از گ ذرای پیک ر بن دی مج دد در حلق ه بس ته در دسترس نباشد.
فرض کنید سیستم به خاطر یک خطا تغییر می کند که منجر به گذراهای غیر قاب ل اجتن اب م ی ش ود الگ وریتم های از خروجی های سیستم نامی و مشاهده شده استفاده می کند تا فرضیه خطای ممکن را استخراج کند.

ب رای عی ب ی ابی خط ا از گ ذرا، سیس تم بای د ی ک م دل ب ا جزئی ات از داش ته باش د ک ه اطلاع ات س اختاری را تصرف کند. این اطلاعات، عملاً نیازمند پس انتشار گذرای مشاهده شده به تغییرات ممک ن در ان رژی داخل ی سیستم فیزیکی به خطای واقعی، است.الگوریتم های از وابستگی ساختاری گذرا استفاده می کنند.

اثر فوری گذرای ناشی خطای اختلال در حلقه کنترلی است. کنت رل کنن ده ب رای جب ران س ازی گ ذرا را ت لاش می کند. ولی ب رای ای ن مس ئله طراح ی نش ده اس ت. ب ه ع لاوه مجموع ه خط ا دار نیازمن د طراح ی ی ک کنت رل کننده جدید یا انتخ اب ی ک کنت رل کنن ده مناس ب از انتخ اب ه ای ذخی ره ش ده کنت رل کنن ده ه ا جه ت رس یدن ب ه اهداف کنترلی است. وقتی کنترل کننده مناسب جدید در دسترس قرار گرفت (طراحی ش د ی ا انتخ اب ش د)،ح ال کنترل کننده واقعی باید برای تحقق کنترل کننده جدید در زم ان اج را، پیک ر بن دی مج دد ش ود. ای ن پیک ر بن دی مجدد ممکن است منجر به گذراهای اضافی شود، که می تواند به طور دلخواه کاهش یابد چ ون دس ترس کام ل به تحقق کنت رل کنن ده اص لاح ح الات داخل ی ض رایب تحق ق کنت رل کنن ده وج ود دارد. در اینج ا، لازم ب ه ذک ر است که دسترس محدود شده ای داری م برخ ی از ورودی ه ا را م ی ت وانیم درای و کن یم. برخ ی از متغیی ر ه ای داخلی قابل اندازه گیری است و برخی اوقات میتوانیم تغییرات محدود شده ای در ایجاد کنیم.

مثال:

مجموعه آزم ایش ش بیه س ازی ش ده در ش کل ٢ نش ان داده ش ده اس ت، ک ه از ی ک زم ان پیوس ته و ی ک کنت رل کننده زمان گسسته تشکیل شده است. خطای به وس یله ص ورت گ ذرا از پیک ر بن دی مج دد عملک ردی ب ه پیک ر بندی مجدد خطا مدل شده است و تعمیر نیز به وسیله ص ورت گ ذرا از م دل ش ده اس ت. کنت رل کنن ده از حال ت عملکردی خودش به حالت خطایش یعنی پیکر بندی مجدد شده است ت ا ب ه خ وبی خط ا دار را کنت رل کن د و از وقتی تعمیر می شود، انتقال می یابد.

شکل ٤-٥ یک مثال شبیه سازی شده

٤٩

متغییرهای سیستم کنترل کننده یعنی به صورت شکل ٢ در دسترس هستند و می توانند در هر زمانی دو ط ول عملکرد خوانده یا نوشته شوند. خصوصیات سیستم استفاده شده در جدول ١ آمده است.

جدول ٤-٣ خصوصیات سیستم

خطای بوسیله زیر سیستم سرپرست معمولاً از گذرای ناشی از خطا، شناسایی می شود.
در ای ن س ناریو، ی ک مرحل ه توس ط انتخ اب ی ا طراح ی کنت رل کنن ده انج ام م ی ش ود. در بس یاری از ح الات، منطقی است که فرض کنیم که پیکر بندی مجدد کنترل کنن ده بع د از آرام ش دن گ ذرا،انجام م ی ش ود. تعمی ر ب ه طور عمدی انجام می شود. که البته می تواند جدای از پیکر بندی مجدد کنت رل کنن ده باش د و ی ا تعمی ر و پیک ر بندی مجدد کنترل کننده به صورت متصل به ه م انج ام ش ود. تغیی رات س اختار بن دی در زم ان اتف اق م ی افت د. توابع کنترلی که ساختار هار ا در آزمایش می سازند، در شکل ٣ آمده است. لازم به ذکر است که زی ر سیس تم سرپرست باید گذرا های پیکر بندی مجدد را به حساب آورد و نباید ساختار بندی های مج دد در انته ای ترتی ب نامحدود پیکر بندی مجدد مقدار دهی کند.

شکل ٤-٦ سیگنال های کنترلی

برای تحقق کنترل کننده زمان گسسته، ساختار مستقیم گفته شده عمدتاً استفاده می شود چون می توان د ب ه ط ور مستقیم از تابع تبدیلش بدست آید. این ساختار، به هر حال دارای خصوص یات گ ذرای پیک ر بن دی مج دد بس یار بد است. ساختار مقیاس بندی شده فضای حالت که به صورت مقیاس بندی شده خلاص ه ش ده اس ت. گ ذرا ه ای کوچک را در فیلتر های ایجاد می کند. ساختار فض ای حال ت مقی اس بن دی ش ده ب ا اص لاح ک وچکی ب ه عن وان تحقق استفاده می شود. وقتی که سیگنال خطا و مشتق آن مستقیماً از اندازه گیری ش ده ول ی ک اربرد آن و س ایر

٥٠

حالات ممکن است. روش دیگر کاهش گذرا ها، اصلاح متغییر های حالت کنترل کنن ده اس ت. س اده ت رین ف رم اصلاح متغییر حالت ، صفر کردن متغییر های حالت در طول پیکر بندی مجدد است.
روش های پیچیده تری برای محاسبه متغییر های حالت جدید برای کنترل کننده جدید ممکن اس ت، ب رای مث ال به وسیله تنظیم کردن متغییر های حالت کنترل کننده جدید به مقادیر حالت ماندگار آنها.

در آزمایشات، پیکر بندی مجدد با استفاده از روش پیکر بندی مجدد یک مرحله ای در س اختار مس تقیم فض ای حالت مقیاس ش ده انج ام م ی ش ود. ب رای مرج ع ی ک آزم ایش س وم ک ه در آن متغیی ر ه ای حال ت کنت رل کنن ده مستقیم صفر شده اند، اضافه می شود.
در ابتدا، حالت پیکر بندی مجدد، با تأخیر بررسی می شود. خروجی کنترل کننده و رد شکل ٥ نشان داده ش ده است. خطا و تعمیر باعث گذرا های ثابتی نسبت به ساختار کنترل کننده می ش ود. از ط رف دیگ ر، گ ذرا ه ای پیکر بندی مجدد از پیکر بندی کنترل کننده، وابسته به ساختار روش هستند. پیک ر بن دی مج دد ی ک مرحل ه ای از ساختار مستقیم و روش صفر کردن حالت منجر به تولید گذرا های بزرگ در مقایسه با گذرا ه ای ناش ی از پیکر بندی مجدد یک مرحله ای ساختار مقیاس بندی شده فضای حالت می شود. اگ ر پیک ر بن دی مج دد کنت رل کننده مقیاس بندی شده وقتی که سیس تم در حال ت مان دگار ورودی کنت رل کنن ده ،ص فر اس ت(س یگنال خط ا)، و تغییر ضرایب تمام مسیرهای پیش سو، تاثیری بر خروجی کنت رل کنن ده ن دارد (ای ن حال ت در س اختار مس تقیم وجود ندارد.) تعمیر و پیکر بندی مجدد کنترل کننده به صورت متصل با هم، در آزم ایش بع دی بررس ی م ی ش ود. خروج ی
های کنترل کننده در شکل ٦ نشان داده شده است.

تمام آزمایشات گذرا های بزرگی در ٣٠٠ ثانیه نشان می دهن د. متأس فانه متغیی ر ه ای حال ت از ه ر دو کنت رل کننده مستقیم و فضای حالت که از ساختار بندی خطا به جای مانده ای ن ب رای کنت رل فاکتوره ای جدی د مناس ب نمی شود برای کاهش گذرا ها حتی در حالت اتصال تعمیر و پیکر بندی مجدد کنترل کننده متغیی ر ه ای حال ت کنت رل کنن ده بای د اص لاح ش وند. ب ا تنظ یم متغییره ای حال ت کنت رل کنن ده در ه ر دو س اختار مس تقیم و فض ای حالت ب ه حال ت ماندگارش ان، ممک ن اس ت ب ه ک اهش در گ ذرا ه ا برس یم. آزم ایش در ش کل ٧ نش ان داده ش ده است. سیستمی که از کنت رل کنن ده فض ای حال ت اس تفاده م ی کن د، ک اهش آرام را در گ ذراها ن ان م ی ده د. در حالیکه گذراهای کنترل ساختار مستقیم ب ه ش دت اف زایش مییاب د. محاس به متغیی ر ه ای حال ت جدی د هن وز تح ت بررسی است، ولی مح دودیت اص لاح متغیی ر حال ت قاب ل شناس ایی اس ت، بطوریک ه ه یچ دسترس ی ب ه متغیی ر حالت نداشته باشیم.( که خودش گذرایش را تولید می کند.)

٥١

٥٢

شکل ٤-٧ خروجی ها و سیگنال های کنترلی
نتیجه

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد رایگان درباره شبیه سازی، ارزیابی عملکرد، تولید اطلاعات Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درباره شبیه سازی، نمونه برداری، استراتژی ها