10114

10114

پايدارسازي مقاوم سيستم‌هاي مرتبه كسري

رساله براي دريافت درجه دكتري

در رشته مهندسي برق گرايش كنترل

تير ماه 1391

تير ماه 1391

دكتر علي‌اكبر جلالي

دكتر محمدصالح تواضعي

چكيده در اين رساله كنترل كننده مرتبه كسري به منظور پايدارسازي مقاوم يك ساختار ناپايدار تأخير دار طراحي شده است. تأخير زماني ويژگي جدايي ناپذير بسياري از فرآيندهاي صنعتي است. بسياري از سيستم‏ها در كنترل فرآيند داراي ديناميك حلقه باز پايدار هستند با اين وجود برخي از سيستم‏هاي شيميايي را مي‏توان با بهترين نحو با يك تابع تبديل حلقه باز ناپايدار تأخيردار مدل نمود. يكي از مهمترين چالش‌هاي موجود در طراحي كنترل كننده براي فرآيندهاي تأخيردار داراي ديناميك حلقه باز پايدار يا ناپايدار، پايدارسازي مقاوم اين سيستم‏ها است. جهت پياده‏سازي كنترل‌كننده طراحي شده يك مدل مرتبه اول مناسب انتخاب گرديد. با انتخاب يك مدل مرتبه اول ناپايدار تأخيردار، طراحي كنترل‏كننده كسري پايدارساز انجام شد. با فرض وجود نامعيني در تأخير، تحليل مقاومت كنترل‏كننده طراحي شده در بازه مشخص انجام گرفت و تئوري‏هاي لازم جهت انواع كنترل‌كننده كسري [تناسبي– انتگرالي] و پيش فاز–پس فاز بدست آمد. جهت بسط قضاياي بدست آمده در مرحله قبلي يك مدل مرتبه دوم ناپايدار تأخيردار انتخاب شد و قضاياي جديدي براي پايدارسازي و تحليل مقاومت كنترل‌كننده طراحي شده، با در نظر گرفتن نامعيني در ثابت زماني و تأخير مدل سيستم بدست آمد. سپس با استفاده از نتايج بدست آمده و تعميم آن، قضاياي لازم براي سيستم‌هاي مرتبه بالاتر و سيستم‌هاي مرتبه كسري بصورت تحليلي بيان شد. علاوه بر آن روشي جهت طراحي كنترل‌كننده مقاوم كسري با حضور نامعيني در ثابت زماني و تأخير سيستم ارائه شد و با استفاده از تحليل نرم H∞ نواحي پايداري و كارايي كنترل‌كننده مرتبه كسري با مرتبه صحيح، در حضور نامعيني مقايسه گرديد. ضمناً مقايسه نواحي پايداري سيستم انتخاب شده با انواع كنترل‌كننده كلاسيك و كسري انجام شد تا طراح در انتخاب نوع كنترل‌كننده آزادي عمل داشته باشد. واژه‌هاي كليدي:كنترل‌كننده مرتبه كسري- پايدارسازي مقاوم- فرايندهاي ناپايدار- تاخير زماني- فرايندهاي مرتبه بالا- فرايندهاي مرتبه كسري