10889

10889

كاربرد الگوريتم‌هاي مبتني بر جمعيت در بهينه يابي پارامترهاي كنترل فازي خودروي هيبريد موازي

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي

مهرماه 1391

مهرماه 1391

دكتر مرتضي منتظري

در طراحي خودروهاي هيبريد، به دليل استفاده از دو يا چند منبع تأمين توان، يكي از مهم‌ترين مسايل، مديريت و كنترل صحيح منابع مختلف تأمين توان مي‌باشد. مديريت منابع توليد توان در خودروهاي هيبريد توسط استراتژي كنترلي خودرو انجام مي‌شود. پيش‌تر نشان داده شده است كه از كنترل فازي مي‌توان با موفقيت در طراحي استراتژي كنترلي خودروي هيبريد استفاده كرد. از آنجا كه اين كنترل كننده از توابع غير خطي استفاده مي‌نمايد، بهينه يابي پارامترهاي اين كنترل كننده با استفاده از روش‌هاي تحليلي مبتني بر گراديان مي‌تواند به مينيمم محلي همگرا شود. براي حل اين مشكل از الگوريتم ژنتيك براي يافتن كنترل كننده فازي بهينه استفاده شد. اگر چه وجود تعداد پارامترهاي زياد الگوريتم ژنتيك، انعطاف پذيري اين الگوريتم را جهت استفاده در محدوده وسيعي از مسائل بالا مي¬برد، لكن تنظيم مناسب‌ترين دسته از پارامترها براي هر مساله يكي از مشكلات استفاده از اين الگوريتم است. اين مساله باعث شده تا طي سال‌هاي اخير، رويكرد روش‌هاي بهينه سازي به سمت الگوريتم‌هاي مبتني بر خرد جمعي متمايل شود. اين الگوريتم‌ها در حالت كلي تعداد پارامترهاي كمتري نسبت به الگوريتم ژنتيك دارند و تنظيم پارامترها در آن‌ها به اندازه الگوريتم ژنتيك وابسته به مساله نيست. در اين پايان نامه، ايده كاربرد الگوريتم‌هاي بهينه سازي مبتني بر جمعيت، براي بهينه يابي پارامترهاي استراتژي كنترلي فازي خودروي هيبريد موازي ارائه شده است. الگوريتم‌هايي كه در اين تحقيق ارائه گرديده شامل الگوريتم ژنتيك (GA)، الگوريتم بهينه يابي اجتماع ذرات (PSO) و الگوريتم بهينه يابي علف‌هاي هرز (IWO) مي‌باشند. نتايج بهينه سازي‌ها نشان دادند كه اين الگوريتم‌ها قادر به تنظيم پارامترهاي استراتژي كنترلي مي‌باشد به گونه‌اي كه مصرف سوخت و آلاينده خودروي هيبريد را كاهش داده و هم‌زمان قيود عملكردي خودرو را ارضا نمايد. مقايسه ميان الگوريتم‌هاي به كار گرفته شده در اين پايان‌نامه نشان داد كه از نقطه نظر همگرايي استاتيكي، الگوريتم اجتماع ذرات موفق‌تر از علف‌هاي هرز و الگوريتم علف‌هاي هرز موفق‌تر از الگوريتم ژنتيك است. از نظر همگرايي ديناميكي، الگوريتم اجتماع ذرات به دليل ذات غير تكاملي، از همگرايي ديناميكي بالايي برخوردار است. الگوريتم ژنتيك به دليل استفاده از اپراتور جهش، همگرايي ديناميكي مناسبي ندارد. الگوريتم علف‌هاي هرز حالت بينابين دو الگوريتم ذكر شده است. از نظر زمان شبيه‌سازي، الگوريتم علف‌هاي هرز كندترين و الگوريتم اجتماع ذرات سريع‌ترين الگوريتم است. قابليت اعتمادپذيري الگوريتم ژنتيك و الگوريتم علف‌هاي هرز بيشتر از الگوريتم اجتماع ذرات است. پارامترهاي الگوريتم ژنتيك بيشتر از پارامترهاي الگوريتم‌هاي اجتماع ذرات و علف‌هاي هرز است و در نتيجه الگوريتم ژنتيك از انعطاف‌پذيري بيشتري نسبت به دو الگوريتم ديگر برخوردار است. در ادامه به منظور افزايش انعطاف پذيري كنترل كننده فازي، تعداد توابع عضويت آن افزايش داده شد. آنگاه با بهينه سازي انجام شده روي اين كنترل كننده، بهبود مقدار تابع هدف مساله نسبت به مقدار آن در بهينه سازي مشابه با توابع عضويت كمتر نشان داده شد. در مرحله‌ي بعد، از تحليل حساسيت براي حذف متغيرهاي با حساسيت خيلي كم و همچنين تعيين محدوده مناسب آن¬ها استفاده و نشان داده شد كه با صرف زمان كمتري، مقدار تابع هدف مساله نسبت به بهينه سازي مشابه با توابع عضويت كمتر بهبود پيدا كرده است. واژه‌هاي كليدي: خودروي هيبريد موازي - استراتژي كنترلي فازي- تحليل حساسيت - الگوريتم ژنتيك - الگوريتم بهينه يابي اجتماع ذرات- الگوريتم بهينه يابي علف‌هاي هرز