در این رساله، مسأله پایدارسازی سیستم های غیرافین دو ورودی با استفاده از قانون کنترل حداکثر زاویه مورد بررسی قرار گرفته است. قانون کنترل حداکثر زاویه یکی از انواع قوانین پایدارساز مبتنی بر تابع لیاپانوف کنترل است که در مجموعه کنترل های بهینه معکوس طبقه بندی می شود. قانون کنترل حداکثر زاویه برمبنای ایده حداکثر کردن زاویه بین دو بردار گرادیان تابع لیاپانوف کنترل و مشتق بردار حالت به دست می آید. در این رساله روش حلی برای تعمیم این قانون روی سیستم های دو ورودی معرفی شده است و نحوه پیاده سازی آن را روی یک نمونه سیستم دو ورودی نشان می دهیم. همچنین، یکی از مزایای مهم قانون کنترل حداکثر زاویه این است که چنانچه معادلات حالت سیستم افین در یک ماتریس نامعینی یا ماتریسی که شامل عبارات غیرافین از ورودی کنترل باشد، ضرب شود، و برای بخش افین قانون کنترل حداکثر زاویه به دست آمده باشد، سیستم غیرافین جدید تحت شرایطی توسط قانون کنترل حداکثر زاویه بخش افین قابل پایدارسازی است. در این رساله قانون کنترل حداکثر زاویه برای سیستم های دو ورودی را روی نمونه ای از سیستم غیرافین دو ورودی پیاده سازی می کنیم و نشان می دهیم شرایط و قوانین استفاده از این قانون جهت پایدارسازی سیستم های غیرافین دو ورودی نیز صادق است. در مباحث مربوط به تعمیم قانون کنترل به سیستم های غیرافین، برقراری شرایط لازم متکی به محاسبه زاویه ویژه برای ماتریس مربعی جداشده از سیستم است و فرمول بسته ای برای محاسبه زاویه ویژه همه ماتریس های مربعی وجود ندارد. بنابراین لازم است برای هر نمونه خاص محاسبات مجزایی صورت گیرد. در این رساله در خلال محاسبه قانون کنترل برای سیستم غیرافین دو ورودی مذکور، به محاسبه زاویه ویژه برای دسته جدیدی از ماتریس ها می پردازیم

در این پایان نامه، روش جدیدی به منظور پایدار سازی زمان محدود دسته ای از سیستم های غیر انتگرال پذیر کامل که قابل تبدیل به فرم زنجیره ای می باشند ارائه شده است. در این روش با استفاده از ساختار دو خطی فرم زنجیره ای ابتدا فرم زنجیره ای به دو زیر سیستم تجزیه شده است و سپس با استفاده از تکنیک مود لغزشی ترمینال tsm، یک قانون غیر پیوسته به منظور پایدار سازی در زمان محدود به دست آمده است. از مزایای مهم این روش، تضمین ناتکین بودن سیگنال کنترلی و هم چنین رساندن متغیرهای حالت سیستم به نقطه تعادل در زمان محدود می باشد. به منظور کاهش مدت زمان رسیدن به نقطه تعادل با استفاده از کنترل کننده مود لغزشی ترمینال دو روش به کار رفته است. در روش اول کنترل کننده مود لغزش سریع ftsm، برای فرم زنجیره ای سیستم غیر انتگرال پذیر کامل طراحی شده است. در روش دوم با استفاده از الگوریتم ژنتیک پارامترهای موجود در کنترل کننده tsm به گونه ای تنظیم شده است که مدت زمان رسیدن متغیرهای حالت سیستم به نقطه تعادل مینیمم شود. شبیه سازی های صورت گرفته بر روی ربات چرخ دار differential drive و ماشین با یک تریلر کارایی روش هایی مورد بحث را نشان می دهد.

خروجی شبکه های فازی نوع 2 بازه ای قبل از غیرفازی سازی یک بازه می باشد که عموما میانگین این بازه به عنوان خروجی قطعی در نظر گرفته می شود. این شبکه ها عدم قطعیت در سیگنال های ورودی را با ایجاد یک بازه در خروجی توصیف می کنند که در نظر گرفتن میانگین این بازه به عنوان خروجی عملا نقش عدم قطعیت های توصیف شده را از بین می برد. زمانی می توان از کنترل کننده ی فازی نوع 2 بازه ای انتظار عملکرد بهتر نسبت به کنترل کننده ی فازی نوع 1 داشت که از عدم قطعیت های توصیف شده به شکل هدفمندی در کنترل سیستم استفاده شود. در این پایان نامه جهت بهبود عملکرد کنترل کننده ی فازی نوع 2 بازه ای برای کنترل فرآیند خنثی سازی ph دو روش برای غیرفازی سازی ارائه شده است. در روش اول سعی شده است با اندازه گیری سیگنال خطا و بازه ی خروجی کنترل کننده، خروجی قطعی به نحوی تعیین شود تا خطا با سرعت بیشتری کاهش یابد. در روش دوم سعی شده است غیرفازی سازی به گونه ای انجام شود تا سیگنال خروجی قطعی کنترل کننده با توجه به حضور نویز در سیگنال خطا، سیگنالی با تغییرات نرم باشد. استفاده از غیرفازی سازهای ارائه شده سبب بهبود عملکرد کنترل کننده ی فازی نوع 2 بازه ای در کنترل فرآیند خنثی سازی ph شده است.

در این پروژه سعی شده است با استفاده از یک تصویر بردار دیجیتال، تصویر ناحیه مناسبی از فضای آسمان را که خورشید در آن حضور دارد را رصد کرد، سپس با استفاده از نرم افزار پردازش تصویری که بر اساس نرم افزار متلب طراحی و تهیه شده است مکان خورشید و مرکز آن در فواصل زمانی مشخص تعیین گردد. سپس با انطباق ماتریس تصاویر گرفته شده میزان حرکت خورشید بر حسب پیکسل در آن بازه زمانی بدست می آید. سپس در بخش فازی سیستم، این فاصله برحسب یکای پیکسل/درجه محاسبه می شود، بر اساس یکای مذکور، دامنه فازی سیگنال محرک سیستم مشخص می گردد. با استفاده از اطلاعات بدست آمده از قسمت های پیشین در بخش سیگنال ژنراتور، سیگنال مطلوب ساخته شده و به عملگر سیستم ارسال می گردد. در مورد عملگر ردیاب های خورشیدی تا کنون از موتورها استفاده می شده است که در این پروژه، آلیاژ هوشمند نایتینول را بر اساس طرح پیشنهادی بجای موتور جایگزین نموده ایم. نتیجتا توانستیم با کنترل دما و سطح ولتاژ سیگنال ارسالی به عملگر تغییر طول آلیاژ را تحت کنترل در بیاوریم و مرکز خورشید را ردیابی و دنبال کنیم. مراحل فوق به تشریح در طی این پایان نامه بیان شده اند و در انتها سیستم با یک مثال عملی تحت آزمایش قرار گرفته است که نتایج حاکی از آن می باشد که سیستم توانسته با تغییر طول مناسب آلیاژ، مرکز خورشید را ردیابی کند.

چکیده کنترل سازه ها در برابر عوامل طبیعی نظیر زلزله و بادهای شدید در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است و طراحی های زیادی برای کاهش تاثیر اغتشاشات زمین لرزه بر روی سازه انجام گرفته است. در این پایان نامه اثرات ارتعاشات وابسته به زمین لرزه و سابقه به کارگیری از انواع روش های کنترل اعم از کنترل غیرفعال و کنترل فعال بیان شده است، طیف فرکانسی زمین لرزه در نقاط مختلف جهان مورد بررسی قرار گرفته است تا سیستم کنترلی طراحی شده بتواند اثر زمین لرزه ها را با هر شدتی و در هر نقطه از جهان کاهش دهد. همچنین کنترل مقاوم بر اساس محاسبات مرتبه کسری و مزیت های آن در بهبود عملکرد سیستم کنترلی و کاهش لرزش های وابسته به زمین توضیح داده شده است. در ادامه سیستم کنترلی در نرم افزار matlab شبیه سازی شده و نتایج حاصل از روش کنترل مقاوم بهبود یافته با محاسبات مرتبه کسری و الگوریتم بهینه ساز با نتایج حاصل شده با روش های دیگر مقایسه شده است.

در این تحقیق پیشنهاد دو روش جدید برای جفت کردن ورودی- خروجی مناسب ارائه می شود. در روش اول به ارائه جفت مناسب بر اساس کم شدن عدد حالت به ازای فرکانس های مختلف با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ذرات (pso)پرداخته می شود. در این روش تعداد حالات مختلف جفت کردن ممکن را برای یک سیستم مربعی در نظر گرفته و با طراحی سه ماتریس جبران ساز برای فرکانس های پایین، میانی و بالا سعی در کم کردن عدد حالت می شود و در نهایت جفتی پیشنهاد می شود که عدد حالت را به کوچکترین مقدار ممکن رسانده باشد. این روش در حالتی که بخواهیم نامعینی هایی را در مدل سازی پلنت در نظر بگیریم، بسیار کاربردی خواهد بود. در روش دوم برای ارائه جفت مناسب از محاسبات ریاضیاتی استفاده شده است. این روش بر اساس ردگیری خروجی به ازای فرکانس مورد نظر کاربر استفاده می شود. به طوری که ورودی ها و خروجی ها نرمالیزه می شوند، سپس با توجه به تعداد حالات جفت کردن ممکن، توابع هزینه یی تعریف می شوند و بر اساس محاسبات ریاضیاتی، هر کدام از توابع هزینه که حداقل شود، جفت مناسب را پیشنهاد می دهد. آنچه که در کتاب های مرتبط معمولا بیان می شود، جفت کردن های مختلف در فرکانس های مختلف می باشد، ولی در این مطالعه برای پله های مختلف در فرکانس صفر، جفت های مختلف پیشنهاد می شود. این روش برای اولین بار به این شکل ارائه شده و به سیستم های با ابعاد بیشتر نیز قابل تعمیم است. هرچند در این صورت محاسبات بیشتر و پیچیده تری خواهد داشت. هم چنین می توان بر روی سیستم های غیرخطی که نسبت به ورودی ها مستوی هستند نیز پیاده سازی کرد. استفاده از این روش در صنایعی که حساسیت بالایی دارند مانند کنترل راکتور های اتمی و صنایع نفت و گاز، می تواند مقرون به صرفه باشد. لذا با توجه به اهمیت بحث تداخل در سیستم های چند متغیره، می توان از این دو روش در ارائه پیکربندی کنترلی مناسب استفاده کرد.

یکی از روشهای طراحی کنترل کننده برای سیستمهایی با وجود عدم قطعیت، روش شکل¬دهی¬حلقه می¬باشد. این روش، یکی از روشهای کارآمد در زمینه طراحی سیستم¬های کنترل مقاوم برای سیستم¬های خطی و غیرخطی و دارای نامعینی است. از عواملی که باعث محدودیت در این روش می¬شود تجربی و آزمون و خطایی بودن این روش است. در این روش کاری که تابحال انجام می¬دادند، حدس یک تابع تبدیل بهره حلقه بود که دارای شرایط کنترل مقاوم روش شکل دهی حلقه باشد. این شرایط عبارت است از نبودن بهره حلقه در قسمتهای ممنوعه و پایدار بودن سیستم حلقه بسته، که برای سیستم¬های با صفر و قطب نامینیمم فاز طراحی کنترل کننده پایدار با این روش کمی مشکل و وقت گیر است. در اینجا قصد داریم روشی پیشنهاد دهیم که کاربردهای زیادی دارا باشد و طراحین کنترل را در طراحی کنترل کننده های دلخواه یاری کند. یک کاربرد کوچک این روش، یافتن کنترل کننده ای مقاوم است، بطوریکه شرط مقاوم بودن تا حد ممکن کاهش یافته و بهتر شود، که در مقایسه با روش کلاسیک طراحی کنترل کننده، مطمئن تر بوده و بطور تضمینی به جواب می رسد. کاربرد اصلی این روش قرار دادن شرایط مفیدی بر روی بهره حلقه است. یکی از این شرایط عبارت است از مدیریت بهره در فرکانس های مختلف که به طراح اجازه می¬دهد علاوه بر طراحی سیستم کنترل مقاوم، بتواند در فرکانس های مختلف به مقدار بهره¬های دلخواه دست یابد. در این روش برای یافتن بهترین بهره حلقه از الگوریتم بهینه¬یابی توده ذرات استفاده می¬کنیم. الگوریتم بهینه یابی برای بهینه کردن احتیاج به تابع هدف دارد. در این روش احتیاج به حداقل 3 تابع هدف داریم. این توابع هدف را طوری تعریف کرده ایم که شرط کنترل مقاوم را تا حد ممکن کوچک کند، تابع تبدیل حلقه بسته، پایدار باشد و شرط ویژه این پایان نامه نیز برآورده شود. آن شرط ویژه عبارت است از قرار گرفتن بهره حلقه مابین یک حد بالا و یک حد پایین در کل محدوده فرکانسی مورد طراحی، بطوریکه تابع هدف باعث می شود بعد از طراحی کنترل کننده، بهره حلقه مابین حد پایین و حد بالا قرار گیرد. برای اینکه اهداف همزمان بهینه شوند از الگوریتم بهینه یابی چندهدفه استفاده کرده ایم. این روش قادر است علاوه بر شروط گفته شده، شرایط دیگری را نیز برآورده کند. لذا با توجه به اهمیت بحث قوام در سیستم های با عدم قطعیت و فواید این روش، می توان از روش پیشنهادی در طراحی کنترل کننده های مقاوم با کارایی خاص استفاده کرد.

آنچه در این نوشتار خواهید خواند معرفی یک ساختار نوین برای تشخیص و جداسازی عیب در یک سیستم صنعتی می باشد. در ساختار پیشنهاد شده ابتدا با استفاده از یک شبکه عصبی دینامیکی، سیستم مورد نظر شناسایی می شود، سپس با مقایسه خروجیهای مدل و سیستم، مانده ساخته می شود که با شناسایی و مدل سازی این مانده، عدم قطعیت موجود در مدل نرم افزاری سیستم تقریب زده می شود و نشان داده می شود که می توان بر اساس عدم قطعیت موجود در مدل نرم افزاری، آستانه های تطبیقی را برای خروجی مدل تعریف کرد و سپس روشی موثر برای جداسازی عیوب به ویژه در سیستمهایی که برای هر عیب بیش از یک شدت در نظر گرفت، ارائه می گردد. که جداسازی با استفاده از یک درخت تصمیم و شبکه های عصبی تحقق می یابد. و هر بخش درخت متناظر با حالت خاصی از رفتار سیستم در هنگام وقوع عیب می باشد. این روش در مقایسه با سایر کارهای انجام شده بر روی این محک مقرون به صرفه می باشد و همچنین برای کاربردهای عیب یابی بر خط مناسب می باشد. به منظور بررسی عملکرد این ساختار آن را بر روی یکی از محکهای استاندارد تشخیص عیب، یعنی محک damadics به کار بردیم. از آن جایی که در توسعه این روش فرض خاصی در مورد سیستم مورد مطالعه در نظر گرفته نمی شود، به سادگی می توان آن را برای طیف وسیعی از سیستمهای صنعتی به کار برد.

یکی از جدی ترین چالش ها در صنایع، فرایندها و سیستم های پیشرفته مساله تداخل ناشی از ماهیت چندمتغیره بودن آن ها است. تداخل در سیستم های چندمتغیره به تنزل عملکرد سیستم ها، و در شرایطی نیز به ناپایداری حلقه بسته منجر می شود. به همین دلیل در نظریه ی سیستم های چندمتغیره و در این پایان نامه توجه بسیاری به طراحی سیستم های بدون تداخل شده است.

. این پایان نامه به کنترل مقاوم یک ربات سه بازو با بازوی اول انعطاف پذیر با در نظر گرفتن اثر مدهای ارتعاشی می پردازد. مهم ترین نوع آوری طرح پیشنهادی فرمول بندی مساله با در نظر گرفتن مدهای ارتعاشی به عنوان منابع عدم قطعیت سیستم در حالتی که تنها موقعیت مفاصل ربات قابل اندازه گیری است می باشد. در این حالت علاوه بر برطرف شدن مشکلات اندازه گیری مدهای ارتعاشی، عملکرد مناسب ردیابی با کمینه سازی مقدار گشتاور کنترلی مورد نیاز محقق خواهد شد.

امروزه سیستم نوسانگر انتقالی با محرک چرخشی(tora) بطور وسیعی بعنوان مسأله محک برای طراحی های کنترل کننده های غیرخطی جدید مورد استفاده قرار گرفته است. طراحی کنترل کننده ای که قادر باشد سیستم مذکور را در برابر نامعینی ها به صورت مقاوم پایدار سازد، از اهداف مهم در روند این پایان نامه می باشد. در مسأله محک غیرخطی سیستم tora، هدف ازکنترل، پایدارسازی نوسان و برطرف کردن اغتشاشات خارجی باوجود گشتاور کنترل تولید شده بوسیله محرک چرخشی است. تمرکز اصلی این پایان نامه طراحی کنترل کننده مقاوم با رویکرد کنترل بهینه است. از مزایای مهم این روش، حاشیه پایداری lqr نسبت به پایدارسازی معمول و طراحی فیدبک حالت جهت پایدارسازی سیستم به ازای تمام نامعینی ها در محدوده داده شده می باشد.در ادامه، عملکردکنترل کننده مقاوم بهینه پیشنهادی را با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهبود بخشیده و نتایج آن برای طراحی کنترل کننده در دو حالت، سیستم خطی شده و سیستم غیرخطی tora تعمیم داده می شود.

در این پایان نامه، روش جدیدی به منظور پایدارسازی زمان محدود دسته ای از سیستم های غیرانتگرال پذیرکامل ارائه گردیده است. ابتدا سیستم های غیر انتگرال پذیر را به فرم زنجیره ای تبدیل می کنیم، سپس با استفاده از ایده ارائه شده، سیستم غیر انتگرال پذیر، در فرم زنجیره ای را که یک سیستم چند ورودی است، به چند زیرسیستم تک ورودی تبدیل می کنیم. درواقع با یک نیروی کنترلی ناهموار وابستگی زیرسیستم ها را به هم از بین برده، هر زیرسیستم را با کنترل کننده مودلغزشی زمان محدود پایدارسازی می کنیم.