بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله مسئله تنظیم مقاوم خروجی2 سیستم های غیرخطی چندمتغیره که دارای ساختار کلی-Block-strict feedback form هستند، بررسی می شود. در ساختار مورد نظر ترم های نایقینی سازگار و ناسازگار با ورودی لحاظ می گردد. در روند کار دو exosystem ، یکی برای تولید اغتشاشات و دیگری برای تولید سیگنال مرجع تعریف می شود. به منظور داشتن دقت عملکردی بیشتر نسبت به رویکردهای مرسوم به جای انجام طراحی با فرض حد بالا برای اغتشاش ، در طراحی قانون کنترلی از رؤیتگر اغتشاش استفاده می شود.
هدف، طراحی یک کنترل کننده مقاوم برای سیستم موردنظر بر اساس ترکیب الگوریتم پسگام3 و رؤیتگر اغتشاش4 می باشد که خروجی سیستم بتواند در حضور ترم های نایقینی، سیگنال مرجع را ردیابی کند. برای این منظور قضیهای با اثبات بر اساس رویکرد لیاپانوفی ارائه می گردد. درنهایت شبیه سازی کامپیوتری، کارایی مناسب قانون پیشنهادی را در تنظیم خروجی نشان میدهد.
کلمات کلیدی: سیستمهای Block strict-feedback form، تنظیم خروجی، ردیابی ، تکنیک پسگام، رؤیتگر اغتشاش، تابع لیاپانوف
مقدمه
منظور از مسئله تنظیم خروجی، طراحی یک کنترل کننده فیدبک حالت است که ردیابی مجانبی را برای یک کلاس از ورودی های مرجع و دفع اغتشاش را برای یک کلاس از اغتشاشات در یک سیستم نامعین؛ باحفظ پایداری سیستم حلقه بسته تضمین کند. از این رو بحث تنظیم خروجی از اهمیت بسیاری برخوردار است که در زندگی روزمره برای بسیاری از مسائل کنترلی دیده می شود. برای مثال: کنترل حرکت اتومبیل ها، به زمین نشستن هواپیما، حرکت بازوهای ربات، چرخش ماهواره ها، تنظیم سرعت موتور و بسیاری از کاربردهای دیگر. در مقایسه با مسائل مشابه، مانند ردیابی - که فرض می شود.
مسیری که ردیابی می شود کاملا معین باشد - یک ویژگی برجسته ی تنظیم خروجی و مهمترین تفاوت آن با مسائل ردیابی که در غیرخطی پیشرفته بررسی می شود، این است که لازم نیست ورودی های مرجع و اغتشاشات کاملا مشخص باشند. سیستم برونی که مولد ورودی های مرجع و اغتشاشات می باشد نامیده می شود. مطالعه مسئله تنظیم خروجی به سال 1769 و تنظیم سرعت برای یک موتور بخار برمی گردد که توسط James Watt مطرح شد .
با این حال، تا سال 1970 تدوین دقیق این موضوع در چارچوب کنترل مدرن - فضای حالت - در دسترس نبود. در ابتدا، مسئله تنظیم خروجی برای بسیاری از سیستم های خطی با نام های مختلف، مانند مسئله سرومکانیزم مقاوم یا تنظیم خروجی پایدار مورد مطالعه قرار گرفت . در عین حال مبانی تنظیم خروجی برای سیستم های کنترل غیرخطی توسط Byrnes و Isidori بیان شد .
در دو دهه اخیر بحث تنظیم خروجی برای سیستم های خطی و غیرخطی مرکز توجه بسیاری از مطالعات بوده است. مثلا در مرجع، مسئله تنظیم خروجی برای سیستم های تک ورودی-تک خروجی خطی نامعین بررسی شده است. علاوه بر آن در با استفاده از فیدبک خروجی نتایجی برای تنظیم خروجی سیستم های غیرخطی مینیمم فاز بیان شده است . از طرف دیگر در مراجع مسئله تنظیم خروجی برای سیستم های دارای تاخیر زمانی انجام شده است .همچنین در مقالات و به نتایجی در رابطه با مسئله ی تنظیم خروجی برای سیستم های فیدبک خروجی با های غیرخطی دست یافتند.
در زمینه تنظیم خروجی از رویکردهای مقاومی بهره برده شده است؛ از جمله: تلفیق تکنیک پسگام، مدلغزشی و رؤیتگر با بهره بالا در ، به مطالعه تنظیم خروجی برای سیستم های غیرخطی متغیر با زمان پرداختند. در مقالات ، نتایجی را در رابطه با تنظیم خروجی نیمه فراگیر و فراگیر برای سیستم های غیرخطی مینیمم فاز بیان کرد. همچنین مقالات حالت هایی را در نظر می گیرند که می تواند به ترتیب معین یا نامعین باشد. به عنوان یک پژوهش دیگر در مرجع تنظیم خروجی برای سیستم هایی به فرم آبشاری بیان شده است.
رویکرد مراجع فوق در بحث تنظیم مقاوم خروجی، با در نظر گرفتن محدودیت بر روی دامنه ی ورودی اغتشاشی است؛ در نتیجه آن چه از اغتشاشات برای سیستم معلوم است حد بالای آن است. که در این حالت محافظه کاری کنترل کننده زیاد است. در این مقاله به منظور تنظیم خروجی با دقت عملکردی بیشتر، طراحی کنترل کننده مقاوم - با طراحی رؤیتگر اغتشاشی - انجام می شود.
در این مقاله، هدف طراحی یک قانون کنترلی مقاوم بر اساس ترکیب الگوریتم پسگام و رؤیتگر اغتشاش برای یک سیستم با ساختار می باشد؛ که خروجی سیستم بتواند در حضور عدم قطعیت ها، سیگنال مرجع تولیدی توسط را ردیابی کند. برای این منظور، سیستم بر اساس دینامیک خطای ردیابی بازنویسی می شود. همچنین از آن جا که این سیستم دارای ترم های نایقینی می باشد، لذا جهت کم کردن میزان محافظه کاری در برخورد با این ترم های نایقینی از طراحی رؤیتگر اغتشاش استفاده می گردد.
علاوه بر آن برای دینامیک خطای بین اغتشاش و رؤیتگر اغتشاش، اثبات پایداری مجانبی ارائه می شود. سپس تخمین اغتشاش به قانون کنترلی که با استفاده از تکنیک پسگام طراحی شده، اعمال شده و در نهایت بر اساس رویکرد لیاپانوفی، مسئله ی ردیابی در حضور ترم های نامعینی تضمین می گردد. در نهایت شبیه سازی های کامپیوتری عملکرد مناسب قانون کنترلی پیشنهادی را نشان می دهند.
این مقاله در پنج بخش سازماندهی شده است؛ ابتدا کلیات مسئله در بخش 2 تعریف می شود. در بخش ، روند طراحی رؤیتگر اغتشاش ارائه گردیده و روند طراحی کنترل کننده مقاوم بر اساس رؤیتگر اغتشاش در بخش می آید. همچنین شبیه سازی هایی جهت تایید عملکرد قانون کنترلی در بخش 5 نشان داده می شود.
