در این رساله، مساله تخمین همزمان حالت و پارامترهای دسته‏ای از سامانه?های غیر خطی دارای پارامترهای تکه‏ا‏ی ثابت نامعلوم مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. به منظور جلوگیری از واگرایی تخمین در حضور اغتشاشات خارجی وارد به سامانه، یک رویتگر تطبیقی مقاوم طراحی گردیده است. از آنجا که طراحی رویتگرها معمولاً بر پایه محاسبات برون خط صورت می‏گیرد، در بسیاری از کاربردهای عملی ممکن است بهره رویتگر از مقدار طراحی شده اندکی منحرف شود. بنابراین لازم است تا رویتگر بتواند چنین اغتشاشی را نیز تحمل نماید، لذا یک رویتگر تطبیقی مقاوم و غیر شکننده برای این منظور طراحی گردیده است. پایداری رویتگر بر مبنای روش لیاپانوف اثبات شده‏است و بهره بهینه رویتگر از میان مجموعه جوابهایی که می‏تواند شرایط پایداری را ارضاء کند با استفاده از نابرابریهای ماتریسی خطی بدست آورده می?شود. به منظورنشان دادن تأثیر روش پیشنهادی مثالهای عددی آورده شده است که در آنها قسمت غیرخطی آن وابسته به حالات غیر قابل اندازه‏گیری سامانه می‏باشد، و نتایج شبیه‏سازی آنها گزارش گردیده است. همچنین رویتگر تطبیقی پیشنهادی بر روی مدل ژنراتور سنکرون بکار گرفته شده است و نتایج شبیه سازی حکایت از عملکرد مناسب این روش دارد.

به منظور مدل سازی روتور بر یاتاقان مغناطیسی فعال، ابتدا نیاز به مدل کردن نیروهای تولید شده توسط الکترومگنت های یاتاقان می باشد، تا پس از آن بتوان با طراحی کنترل کننده، پایداری سیستم ارتعاشی را بررسی کرد. هدف از انجام این پایان نامه، مدل کردن یاتاقان مغناطیسی فعال به کمک مفهوم فنر و دمپر مکانیکی به منظور شبیه سازی رفتار دینامیکی روتور، بررسی پایداری آن، کنترل آن در عبور از سرعت های دورانی متفاوت تا رسیدن به سرعت کاری مطلوب و بررسی دینامیک روتور در حضور نیروی تحریک ناشی از نابالانسی می باشد. ابتدا به طور مختصر با ساختار یاتاقان مغناطیسی فعال آشنا شده، نیروی یاتاقان با تعریف ضرایب سختی جریان و جابجایی، بر اساس جابجایی روتور و جریان سیم پیچ، به شکل خطی مدل می شود. در ادامه نشان داده می شود سیستم حلقه باز تعلیق مغناطیسی (غیر فعال)، بدون کنترل نیروی الکترومغناطیسی در یاتاقان ها ناپایدار است. سپس کنترل حلقه بسته مناسب را با کمک مدل خطی نیروی یاتاقان معرفی کرده و پایداری در یک بعد مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور کنترل روتور صلب بر روی یاتاقان مغناطیسی فعال، بایستی معادلات حرکت روتور صلب را با مدل سازی دینامیکی آن بدست آورده (روتور مورد نظر چهار درجه آزادی (? و? x?_c و ? و? y?_c )[مختصات تعمیم یافته مربوط به مرکز جرم می باشند] دارد). تمرکز پایان نامه بر کنترل خطی روتور صلب 4 درجه آزادی بر روی یاتاقان مغناطیسی فعال توسط کنترل کننده pid می باشد. در ابتدا بجای کنترل کننده pid از کنترل pd استفاده کرده و در ادامه با اضافه کردن بخش انتگرالی به کنترل کننده، کامل خواهد شد. برای کنترل روتور ابتدا، از مختصات x و y (مختصات ابتدا و انتهای روتور در محل سنسور) استفاده کرده، و رفتار روتور در این شرایط بررسی خواهد شد و مزایا و معایب آن نشان داده می شود. در روش دیگر با کمک ماتریس های تبدیل، مختصات محل سنسورها را، به مختصات تعمیم یافته مرکز جرم، تبدیل کرده و برتری آن نسبت به روش قبل با حذف معایب ذکر شده نشان داده خواهد شد. حال عامل انتگرال گیر را به کنترل کننده اضافه کرده، بدین ترتیب خطای حالت ماندگار کاهش می یابد. در نهایت با استفاده از نرم افزار متلب و جعبه ابزار سیمولینک و به کمک نتایج عددی پایداری سیستم را در ارتعاشات آزاد و اجباری بررسی می شود. یکی از معایب در استفاده از کنترل کننده pd، تنظیم دقیق ضرایب کنترل کننده می باشد. وجود عدم قطعیت در مشخصات ساختاری سیستم تعلیق، خطا در تنظیم ضرایب کنترل کننده و وجود نیروی تحریک ناشی از نابالانسی، نیاز به طراحی کنترل مقاوم را پدید می آورد. با طراحی کنترل کننده h_?، پایداری و کارایی مقاوم سیستم تعلیق مغناطیسی را بررسی می کنیم.

در برخی کارهایی که تا کنون انجام گرفته به کنترل زاویه پره های توربین برای کنترل توان مکانیکی خروجی پرداخته شده با فرض اینکه مبدل یکسوساز و اینورتر کار خود را به درستی انجام دهد که بیشتر با دید کنترلی به این قضیه پرداخته شده است. در برخی دیگر با کنترل حالت کلیدزنی مبدل، سعی بر ثابت نگه داشتن توان خروجی استاتور است و به کنترل زاویه پره های توربین نپرداخته و از روش های نظیر dtc و dpc استفاده کرده که دیدی نسبتا قدرتی را به این موضوع تداعی می کند. هدف اصلی این پایان?نامه استفاده هم زمان از کنترل کننده فازی برای کنترل توان مکانیکی خروجی و کنترل حالت کلیدزنی برای کنترل توان خروجی استاتور است. واضح است که دستیابی به این هدف بدون مشخص بودن پیکر?بندی سیستم ممکن نخواهد بود. لذا در گام اول، طراحی و مدلسازی سیستم تولید انجام خواهد شد. برای درک بهتر این مدل سازی ابتدا آن را در بخش های کوچکتر مورد مطالعه قرار داده و به صورت چندین زیر سیستم بررسی می گردد. مورد مطالعه که یک سیستم توربین بادی آزمایشی در منطقه رجینا کانادا است. یک توربین بادی به صورت مستقل به شبکه ای فرضی با فرکانس و توان ثابت متصل شده است. ?? پس از مشخص شدن پیکربندی سیستم ، مهم ترین بخش نحوه کنترلی است. کنترل زاویه پره های توربین از طریق یک روش هوشمند (کنترل فازی) انجام گرفته و کنترل مبدل از طریق روش کنترل مستقیم گشتاور dpc انجام گرفته است. بر خلاف روش های مرسوم استفاده از مدولاسیون فضای برداری و مدولاسیون پهنای پالس برای کنترل حالت کلیدزنی در این پایان نامه از دو جدول مرجع استفاده شده است. بهره گیری از کنترل کننده فازی به منظور کاهش تغییرات توان مکانیکی تحت تغییرات سرعت باد، سرعت تثبیت توان خروجی استاتور را افزایش داده و همچنین میزان فراجهش و همچنین فروجهش توان مکانیکی را کاهش داده است. همان طور که نتایج شبیه سازی در پایان نامه بر می آید روش پیشنهادی سرعت را حول سرعت سنکرون ثابت کرده تا از طریق آن کنترل ساده تری برای کنترل حالت کلیدزنی داشته باشیم. براساس نتایج شبیه سازی استفاده از دو نوع کنترل کننده برای کنترل توان خروجی کاراتر از استفاده از تنها یک نوع کنترل کننده است. در صورتی که تنها از کنترل توان مکانیکی برای کنترل توان خروجی استاتور استفاده شود نمی توان تحت تغییرات زیاد سرعت باد نقطه کار را برای توربین بادی تنظیم کرد. در این صورت نمی توان از توربین بادی به عنوان منبع تولید و یا مصرف توان راکتیو استفاده کرد.