مهندسی برق

سمینار ارشد مهندسی برق کنترل: کنترل بهینه فیدبک حالت نوعی از آونگ وارون

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

دانلود مقاله و پایان نامه

مهندسی برق – کنترل

عنوان:

کنترل بهینه فیدبک حالت نوعی از آونگ وارون بر پایه الگوریتم پرندگان و مقایسه آن با روش های بهینه سازی دیگر

متن پایان نامه :

چکیده:
در این پایان نامه، با در نظر گرفتن چند معیار مهم در طراحی کنترل کننده ها، از قبیل محل قرارگیری قطب های حلقه بسته و سرعت پاسخ دهی و بیشینه نیروی کنترلی و ادغام آن ها در قالب یک تابع هدف، مسأله پیدا کردن ماتریس های وزنی برای کنترل کننده LQR، به صورت یک مسأله بهینه سازی فرمول بندی شده است. سپس با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک و بهینه سازی ازدحام ذرات یا PSO، الگوریتم تکامل تفاضلی، الگوریتم رقابت استعماری مقادیر بهینه ماتریس های وزنی محاسبه شده اند. روش مذکور بر روی سیستم پاندول معکوس دورانی اعمال شده است. نتایج شبیه سازی برتری چشم گیر روش بهینه سازی ازدحام ذرات را بر سایر الگوریتم های بهینه سازی بیان می دارد.
مقدمه:
کنترل بهینه شامل مجموعه ای از روش ها و ابزارهای ریاضی است که برای طراحی کنترل کننده های سیستم های دینامیکی مورد استفاده قرار می گیرند و در این روش ها، معیاری برای بهینگی در نظر گرفته می شود، و در طراحی کنترل کننده مورد نظر، این معیار بهینه می شود. غالبا معیار بهینگی در ارتباط با عواملی همچون عملکرد، میزان مصرف انرژی کنترلی، زمان پاسخگویی، و چگونگی حالت نهایی تعریف می شود. به عنوان مثال، طراحی کنترل کننده ای که بتواند در کمترین زمان ممکن حالت یک سیستم دینامیکی را به یک حالت مطلوب برساند، مسأله ای است که می تواند در قالب یک مسأله کنترل بهینه تعریف شود.
تنظیم کننده درجه دوخطی یا LQR، رویکردی است که در طراحی کنترل کننده خطی برای سیستم های خطی، به وفور مورد استفاده قرار می گیرد. کنترل کننده LQR دارای قوام مناسبی است و دارای حداقل حد بهره ۶- دسیبل، حداکثر حد بهره نامحدود، و حد فاز ۶۰ درجه است. گزینه های تنظیمی مربوط به کنترل کننده LQR شامل ماتریس های وزنی موجود در تعریف معیار بهینگی است که تعیین این ماتریس ها بسته به سلیقه طراح است. مقادیر این ماتریس ها به طور مستقیم بر روی کنترل کننده بهینه به دست آمده در روش LQR تاثیر دارند. بر روی چگونگی تاثیر مقادیر ماتریس های وزنی بر کیفیت کنترل کننده LQR به دست آمده، بحث های فراوانی انجام شده است که غالبا با نام اختصاصی ساختار ویژه در حوزه کنترل بهینه مطرح شده است.
در کنار الگوریتم ها و روش های کلاسیک که برای حل مسأله وزن دهی بهینه و تعیین ساختار ویژه کنترل کننده LQR ارائه شده اند، الگوریتم های بهینه سازی هوشمند و روش های محاسبات نرم نیز به در حل این مسأله، مورد استفاده قرار گرفته اند. به عنوان مثال، الگوریتم ژنتیک، ترکیب الگوریتم ژنتیک و شبیه سازی تبرید، و الگوریتم مورچه ها برای حل مسأله تخصیص ساختار ویژه مورد استفاده قرار گرفته اند.

فصل اول
کلیات

99