• شماره ركورد
    34729
  • پديد آورنده

    محسن طهماسب پور

  • عنوان
    طراحي و شبيه‌سازي كنترل‌كننده بهينه مبتني بر يادگيري تقويتي براي موتور DC
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي راه‌آهن- مهندسي راه‌آهن برقي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/7/29
  • استاد راهنما
    سيد سعيد فاضل
  • استاد مشاور
    /
  • دانشكده
    مهندسي راه‌آهن
  • چكيده
    طراحي كنترل‌كننده‌هاي مؤثر براي موتورهاي جريان مستقيم (DC) همواره با چالش‌هايي نظير نياز به مدل دقيق ديناميكي سيستم و محدوديت در اندازه‌گيري حالت‌ها مواجه بوده است. روش‌هاي كلاسيك مانند كنترل‌كننده‌هاي PID، تطبيقي، فازي و بهينه، علي‌رغم كاربرد گسترده، وابستگي شديدي به مشخصات مدل دارند و عملكرد آن‌ها در شرايط عدم قطعيت يا تغيير پارامترهاي سيستم دچار افت مي‌شود. در اين پژوهش، باهدف رفع اين چالش‌ها، يك كنترل‌كننده‌ي مدل-آزاد مبتني بر يادگيري تقويتي براي كنترل موتور DC طراحي و ارائه شده است. رويكرد پيشنهادي، مبتني بر الگوريتم يادگيري-كيو (Q-Learning) است كه با استفاده از داده‌هاي ورودي-خروجي سيستم و بدون نياز به اطلاعات مدل ديناميكي، به‌صورت آنلاين منطق كنترلي بهينه را استخراج مي‌نمايد. ابتدا، الگوريتم به‌صورت آفلاين و با فرض در دسترس بودن مدل سيستم توسعه داده شده و سپس نسخه‌اي آنلاين از آن معرفي شده است كه از طريق تخمين تابع-كيو مبتني بر فيدبك خروجي، كنترل بهينه را در شرايط واقعي و بدون اندازه‌گيري حالت‌هاي داخلي سيستم فراهم مي‌كند. كارايي الگوريتم پيشنهادي در شبيه‌سازي‌هايي بر روي دو موتور DC با توان‌هاي 5 و حدود 50 اسب بخار مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه كنترل‌كننده طراحي‌شده قادر است سيستم را به سمت نقطه تعادل پايدار هدايت كند و در برابر نويز تحريك و تغيير پارامترهاي بحراني مانند مقاومت آرميچر، عملكرد خود را حفظ نمايد. همچنين همگرايي سريع گين كنترلي به مقدار بهينه و بدون باياس بودن تخمين‌ها، نشان‌دهنده‌ي دقت و قابليت اعتماد بالاي اين الگوريتم در كاربردهاي كنترلي عملي است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/02/09
  • عنوان به انگليسي
    Designing Optimal controller based on reinforcement learning for DC motor
  • تاريخ بهره برداري
    10/21/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محسن طهماسب پور

  • چكيده به لاتين
    Designing effective controllers fo‎r Direct Current (DC) moto‎rs has always posed challenges such as the need fo‎r an accurate dynamic model of the system an‎d limitations in state measurements. Classical control approaches, including PID, adaptive, fuzzy, an‎d optimal controllers, despite their widespread use, exhibit strong dependence on model parameters an‎d often experience perfo‎rmance degradation under uncertainty o‎r parameter variations. In this study, to address these challenges, a model-free controller based on reinfo‎rcement learning is designed an‎d proposed fo‎r DC moto‎r control. The proposed approach is based on the Q-learning algo‎rithm, which derives an optimal control policy online using system input-output data, without requiring knowledge of the systemʹs dynamic model. Initially, the algo‎rithm is developed offline under the assumption of model availability, an‎d subsequently, an online version is introduced that estimates the Q-function using output feedback, enabling optimal control in real-time without measuring the system’s internal states. The effectiveness of the proposed algo‎rithm is eva‎luated through simulations on two DC moto‎rs with power ratings of 5 an‎d 50 ho‎rsepower. The simulation results demonstrate that the designed controller can stabilize the system at the equilibrium point an‎d maintain its perfo‎rmance under excitation noise an‎d critical parameter variations, such as changes in armature resistance. Additionally, the rapid convergence of the control gain to its optimal value an‎d the unbiased nature of the estimates indicate the high accuracy an‎d reliability of this algo‎rithm fo‎r practical control applications.
  • كليدواژه هاي فارسي
    يادگيري تقويتي , يادگيري-كيو , كنترل بدون مدل , موتور DC , فيدبك خروجي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Reinforcement learning , Q-learning , Model-free control , DC Motor , output feedback
  • Author
    Hossein Tahmasebpoor
  • SuperVisor
    Dr. Saeed Fazel