19666

۱۹۶۶۶

توسعه ي روش فازي تطبيقي لغزشي براي سيستم هاي چند ورودي چند خروجي با بهره ي ورودي نامتغران

كارشناسي ارشد

كنترل و ارتعاشات

۹۵-۹۶

۱۳۹۶/۷/۱۲

دكتر دوايي مركزي

مكانيك

چͺيده بسياري از سيستم هاي كنترلr غيرخطr بوده و داراي عدم قطعيت هاي بسيار زيادي هستند كه تحصيل يͷ مدل رياضr دقيق از آن ها را دشوار مr كند. براي غلبه بر اين مشͺل، روش هاي كنترلr مختلفr ارائه شده اند كه در بين آن ها روش كنترلr مˀد لغزشr فازي تطبيقr به عنوان يͷ روش غيرخطr موفق به شمار مr آيد. در اين پايان نامه، اين روش كنترلr براي كنترل سيستم هاي چند ورودي‐چند خروجr غيرخطr با ماتريس بهره ي ورودي نامتقارن و در حالتr كه برخr از متغيرهاي حالت آن به صورت صريح با ورودي در ارتباط نباشند، طراحr شده است. بر اساس تركيب سيستم فازي و كنترل كننده ي مقاوم، يͷ الͽوريتم مستقيم مˀد لغزشr فازي تطبيقr ارائه شده كه قابل اعمال بر روي سيستم هاي غيرخطr و نامعلوم است. سيستم فازي براي تقريب كنترل كننده ي ايده آل مˀد لغزشr به كار گرفته شده و كنترل كننده ي مقاوم براي مقابله با عدم قطعيت ها كه شامل خطاي تقريب فازي و اغتشاشات خارجr مr باشند، طراحr شده است. به منظور اعمال اين روش كنترلr بر روي سيستم هاي چند ورودي‐چند خروجr كه ورودي به صورت صريح در برخr از زيرسيستم هاي آن ها ظاهر نمr شوند، الͽوريتم موجود توسعه داده شده است. همچنين، براي رسيدن به عملͺرد مطلوب تر و در نظر گرفتن اثر اندركنش ميان زيرسيستم ها در يͷ سيستم چند ورودي‐چند خروجr، با بͺار گيري يͷ سري فاكتورهاي نرمال سازي براي خروجr سيستم هاي فازي، الͽوريتم مˀد لغزشr فازي تطبيقr بهبود يافته است. وسايل زيرآبي ابركاواكr ١ به عنوان مطالعه ي موردي براي پياده سازي كنترل كننده ي موجود بͺار شده است. سيستم معادلات اين وسايل داراي ماتريس بهره ي ورودي نامتقارن بوده و برخr از متغيرهاي حالت آن به صورت صريح از ورودي اثر نمr پذيرند كه داراي همان فاكتورهاي مورد نظر اين پايان نامه است. با استفاده از پديده ي ابركاواكr٢‐ كه به صورت حبابي گازي وسيله را احاطه مr كند‐ نيروي پساي وارده از آب به بدنه ي اين وسايل تا حد بسيار زيادي كاهش مr يابد كه منجر به افزايش چشم گير سرعت آن ها مr شود. اين ابركاواك داراي ديناميͺ ͬپيچيده و غيرخطr به همراه اثرات حافظه (تاخير) است كه حضور آن چالش هايي اساسr در قبال پايداري، مانورپذيري و كنترل به سيستم مr افزايد كه اهميت اتخاد استراتژي كنترلr مناسب را بيش از پيش حائز اهميت مr نمايد. لذا كنترل كننده ي ارائه شده روي مدل ديناميͺ‐ ͬبه عنوان سيستمr مناسب و چالشr‐ اين وسيله اعمال شده و نتايج شبيه سازي مورد بررسr قرار گرفته است. واژگان كليدي: روش كنترلr مدلغزشr فازي تطبيقr، وسايل زيرآبي تندرو

1397/08/30

Developing Adaptive Fuzzy Sliding Mode Controller For MIMO Systems With Asymetric Input Gain

1/2/2018 12:00:00 AM

Abstract: Most of the control systems are nonlinear and include so many uncertainties, which makes obtaining a precise mathematic model very difficult. Inordinate number of controlling methods have been introduced for overcomming this issue, with ”adaptive fuzzy sliding mode controller(AFSMC)” being the most successful nonlinear method among all. In this dissertation, this method is designed for controlling a nonlinear multi input-multi output system with an asymmetric gain matrice, with some of its state variables not being directly connected to the input. Based on fuzzy system and rubost controller combination, a direct adaptive fuzzy sliding mode controller algorithm is proposed which is appropirate for applying on nonlinear and unknown systems. Fuzzy system is used to estimate ideal sliding mode controller, and rubost controller is designed to counteract uncertainties such as fuzzy estimation error and external disturbances. This method is developed for applying it on MIMO systems which input does not explicitly appear in some subsystems. Furthermore; in order to attain a more desired performance and consider interactions between subsystems in a MIMO system, the AFSMC method has been refined by employing a series of normalization factors for the output of fuzzy system. Pitch plane dynamics of a supercavitating underwater vehicle is considered as a case study for our proposed controller assessment. System of equations of these vehicles has an asymmetric gain matrice, and some of the state variables are not directly affected by input, which is a desired condition for this dissertation. By using supercavitating phenomenon, which envelopes the vehicle like a gaseuos bubble the drag force acting from water on the vehicle body is so reduced that leads to substantive increase in its velocity. This supercavity possesses complex and nonlinear dynamics with strong memory effects (delay) that cause major challenges against stability, maneuverability, and control to the system, which evidently indicates the importance of an appropriate control strategy selection. Hense; the proposed controller is applied on this vehicle -as a suitable and challenging system- and the simulation results are studied. Keywords: adaptive fuzzy sliding mode controller, AFSMC, High-speed supercavitating underwater vehicle, HSSUV