28234

طراحي كنترل¬كننده پيش¬بين غيرخطي ردياب با ورودي تكه¬اي ثابت در حضور اغتشاش نامعلوم كراندار

دكتري

مهندسي برق - كنترل

1395

1402/1/28

حسين بلندي

مهندسي برق

سيستم هاي عملي معمولا در معرض اغتشاش¬ قرار دارند و ورودي مرجع آن¬ها نيز مي¬تواند در طول عملكرد سيستم تغيير نمايد.كنترل¬كننده پيش¬بين يكي از موثرترين روش ها در زمينه برآورده نمودن بهينه و مقاوم انواع قيود با عملكرد رديابي مناسب مي باشد. امكان¬پذيري بازگشتي و پايداري كنترل¬كننده پيش¬بين به طور كلي با انتخاب قيد ناحيه نهايي و تابع هزينه نهايي مناسب در مساله بهينه¬سازي تضمين مي¬شود. با تغيير ورودي مرجع و يا اعمال اغتشاش، پايداري و امكان¬پذيري بازگشتي مساله بهينه¬سازي كنترل¬كننده پيش¬بين لزوما معتبر نبوده و بنابراين، تضمين آن¬ها در سيستم هاي عملي امري ضروري مي¬باشد. تحقيقات گذشته در سه حوزه اين مساله را بررسي نموده اند. حوزه اول كنترل¬كننده¬هاي پيش¬بين مقاوم هستند كه امكان¬پذيري را با وجود اغتشاش تضمين مينمايند. حوزه دوم كنترل¬كننده¬هاي پيش¬بين ردياب هستند كه امكان¬پذيري مساله بهينه سازي را با وجود تغييرات ورودي مرجع تضمين مي¬نمايند. در حوزه سوم نيز كنترل¬كننده¬هاي پيش¬بين مقاوم و ردياب با يكديگر تلفيق شده¬اند تا امكان¬پذيري را با وجود تغيير ورودي مرجع و اغتشاش به طور همزمان تضمين نمايند. اين روش-ها غالبا در حوزه گسسته در زمان بوده و اغتشاش را نيز جمع شونده لحاظ نموده¬اند. در اين رساله با طراحي كنترل¬كننده پيش¬بين ردياب مبتني بر روييتگر اغتشاش، امكان¬پذيري بازگشتي و پايداري مساله بهينه¬سازي را با وجود اغتشاش نامعلوم كراندارغير جمع شونده و ورودي مرجع تكه¬اي ثابت تضمين خواهيم نمود. ايده اصلي استفاده از قيدهاي ورودي و حالت فشرده شده در مساله بهينه سازي به همراه تضمين محدود بودن خطاي تخمين اغتشاش مي¬باشد. در اين روش، خطاي رديابي بهينه (براي سيستم بدون اغتشاش) با استفاده از قانون كنترل بهينه ردياب به صورت مجانبي به ناحيه نهايي همگرا شده و خطاي رديابي سيستم اصلي (با وجود اغتشاش)، با استفاده از قانون بازخورد مبتني بر رويتگر اغتشاش در يك لوله در اطراف خطاي رديابي بهينه باقي مي‌ماند. روش پيشنهادي براي كنترل¬كننده پيش¬بين بدون قيد ناحيه نهايي نيز توسعه داده شده و همچنين رديابي بدون آفست نيز در حضور اغتشاش ثابت كراندار محقق خواهد شد. در نهايت نتايج شبيه سازي سيستم كنترل وضعيت ماهواره براي نشان دادن كارايي روش پيشنهادي ارائه خواهد شد.

1402/02/18

Design of nonlinear tracking predictive controller for the piecewise constant reference signal in the presence of unknown boundary disturbance

4/16/2024 12:00:00 AM

The practical systems are usually subjected to disturbance and their setpoint can also change during system operation. The model predictive controller (MPC) is one of the most effective methods in the field of optimally and robustly satisfying hard constraints with the appropriate tracking performance. The recursive feasibility and stability of the MPC are generally guaranteed by choosing the appropriate terminal constraint and terminal cost function in the optimization problem. By changing the setpoint or applying disturbances, the stability and recursive feasibility of the MPC optimization problem is not necessarily valid, and therefore, it is necessary to guarantee them in practical systems. Past researches have examined this issue in three areas. The first area is the robust MPC which guarantee feasibility in the presence of disturbances. The second area is tracking MPC which guarantee the feasibility of the optimization problem despite changes in the setpoint. In the third area, the robust MPC and tracking MPC have been combined to ensure the feasibility despite changing setpoints and disturbance. These methods are often proposed for the discrete-time systems and consider the addirive disturbance. In this thesis, by designing the tracking MPC based on the disturbance observer, we will ensure the recursive feasibility and stability of the optimization problem in the presence of the unknown non-additive boundary disturbance and piecewise constant reference signal. The main idea is the use of tightened input and state constraints in the optimization problem along with guaranteeing the boundedness of disturbance estimation error. In this method, the optimal tracking error (for the system without disturbance) is asymptotically converged to the terminal region using the optimal control law, and the tracking error of the actual system (with disturbance) is stays around the optimal tracking error using the feedback control law based on the disturbance observation. The proposed method is also developed for the MPC without terminal constraint, and the offset-free tracking will also be realized in the presence of constant disturbance. Finally, the simulation results of the satellite attitude control system will be presented to show the effectiveness of the proposed method.

كنترل¬كننده پيش¬بين ردياب , ورودي تكه¬اي ثابت , دفع اغتشاش , تضمين امكان¬پذيري

Tracking Predictive Controller , , Piecewise Constant setpoints , Disturbance Rejection , Feasibility Guarantee

abbas zamani

hossein bolandi