كد نرم افزار متلب پيوست مي باشد

چكيده

در این تحقیق برای مدل تابع تبدیل کنترل کلاسیک و کنترل مدرن و کنترل بهینه را در دو حالت زمان پیوسته و زمان گسسته طراحی شده است.

ابتدا کنترل PID پیوسته طراحی شده و سپس PID دیجیتال ، و سپس رفتار سیستم نسبت به دو حالت مقایسه شده است.و در مرحله بعد کنترل فیدبک حالت[1] و مشاهده گر[2] و کنترل فیدبک با مشاهده گر طراحی شده است و حالت های سیستم را با مشاهده گر مقایسه شده اند و تاثیر نویز و تغییر پارامتر ها روی رفتار سیستم بررسی شده است.

و سپس کنترل فیدبک حالت زمان گسسته[3] ،مشاهده گر[4] آن و کنترل فیدبک حالت زمان گسسته همراه با مشاهده گر[5] طراحی شده اند و حالت های سیستم را با مشاهده گر مقایسه شده اند. واثر نویز و تغییر پارامتره را روی این طراحی ها بررسی شده است و در آخر کنترل فیدبک حالت بهینه[6] با تابع هزینه دلخواه طراحی شده است و رفتار سیستم با این طراحی را در حضور نویز بررسی شده است.

و نتیجه ای که گرفته ایم این است که کنترل PID در حذف نویز از سایر طراحی ها موفق تر بوده است.و کنترل قیدبک حالت نسبت به تغییر پارامترهای سیستم مقاوم تر بوده است و از نظر سرعت رسیدن به حالت مانا،SVFC سریعترین پاسخ را داشته است .

 

[1]State Vectore Feedback Control(SVFC)

[2]Observer

[3]Finite Time settling controller(FTSC)

[4]Finite Time Settling observer

[5]FTSC - FTSO

[6]LQR

فهرست مطالب:

بخش اول(A):طراحی کنترل کننده PID زمان پیوسته

A – 1 : ﻧﻮﺷﺘﻦ ﻣﻌﺎدﻻت ﺣﺎﻟﺖ ﺳﯿﺴﺘﻢ........................................................................................................ 2

A - 2 : ﻃﺮاﺣﯽ ﮐﻨﺘﺮﻟﺮ PID ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش astrom .................................................................... 3

A-2-1 نمودار های حوزه فرکانس کنترلر طراحی شده.............................................................. 6

A – 3 ترسیم ورودی کنترلی به Plant .................................................................................................... 7

A – 4 بررسی رفتار سیستم در حضور نویز و تغییر پارامترهای سیستم................................................ 7

A-4-1 نویز ثابت............................................................................................................................. 7

A-4-2 نویز سینوسی...................................................................................................................... 8

A-4-3 تغییر پارامتر....................................................................................................................... 9

بخش دوم(B):طراحی کنترلر دیجیتال PID

B – 1 طراحی کنترل کننده PID با استفاده از روش astrom ......................................................... 10

B – 1 – 1 :نمودارهای حوزه فرکانس کنترل کننده طراحی شده........................................ 13

B – 2 ورودی کنترلی به plant ............................................................................................................ 15

B – 3 بررسی رفتار سیستم در حضور نویز و تغییر پارامترها ی سیستم

B – 3 -1 نویز ثابت.................................................................................................................... 15

B – 3 – 2 نویز سینوسی............................................................................................................ 16

B – 3 – 3 تغییر پارامتر............................................................................................................. 17

B – 4 مقایسه عملکرد PID دیجیتال و PID زمان پیوسته................................................................... 18

بخش سوم( C ) : کنترل فیدبک حالت و مشاهده گر

C – 1 طراحی SVFC ............................................................................................................................... 20

C – 2 طراحی مشاهده گر........................................................................................................................... 22

C – 3 ترسیم حالت های سیستم و تخمین آنها ..................................................................................... 23

C – 4 طراحی SVFC با مشاهده گر مرتبه کامل..................................................................................... 26

C – 5 بررسی رفتار سیستم با حضور نویز و تغییر پارامترهای سیستم

C – 5 -1 نویز ثابت...................................................................................................................... 29

C – 5 -2 نویز سینوسی.............................................................................................................. 30

C – 5- 3 تغییر پارامتر های سیستم......................................................................................... 31

C – 6 – 1 مقایسه ورودی کنترلی SVFC با ورودی کنترلیSVFC ومشاهده گر............. 32

C – 7 مقایسه SVFC با PID .................................................................................................................. 33

 

 

 

 

بخش چهارم (D ) طراحی FTSC ، FTSC- FTSO

D – 1 تبدیل سیستم به سیستم دیجیتال و استخراج معادلات حالت آن............................ 34

D – 2 طراحی FTSC ................................................................................................................. 35

D – 3 طراحی FTSO و ترسیم حالت های سیستم و تخمین انها و خطای آنها

D – 3 – 1 طراحی مشاهده گر دیجیتال و ترسیم حالت ها و تخمین ها............ 36

D – 3 – 2 ترسیم حالت های سیستم و تخمین آنها زمان پیوسته و زمان گسسته در یک نمودار 40

D – 4 طراحی FTSC – FTSO ............................................................................................... 42

D – 5 بررسی رفتار سیستم در حضور نویز

D -5 -1 نویز ثابت........................................................................................................ 44

D – 5 -2 نویز سینوسی.............................................................................................. 44

D -5 -3 نویز سفید...................................................................................................... 45

D – 6 بررسی رفتار سیستم با تغییر پارامترهای سیستم........................................................ 46

D – 7 بررسی ورودی کنترلی FTSC با ورودی کنترلی FTSC-FTSO .............................. 47

D – 8 مقایسه FTSC با کنترلر PID دیجیتال طراحی شده در بخش دوم...................... 48

بخش پنجم(E) کنترل بهینه:

E – 1 طراحی SVFC بهینه........................................................................................................ 49

E – 2 رفتار سیستم در حضور نویز ........................................................................................... 50

E – 3 مقایسه پاسخ پله سیستم با طراحی های LQR ،SVFC ،FTSC ،PID .................. 51

نتیجه گیری................................................................................................................................................. 53