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