یکی از استفاده های ربات متحرک ، استفاده نگهبانی یا بعبارت بهتر کاوش تمام محیط است . محلهای بسیاری وجود دارند که استفاده از ربات ها برای کاوش و جستجو در آن ها اولویت دارد. مهمترین مساله در این مورد ، مسیریابی ربات است . هدف این است که ربات ها با صرف کم ترین زمان ممکن به تمام نقاط محیط سرکشی کنند. پژوهش های پیشین فقط از روش سعی و خطا و جستجو در عمق سود جسته اند. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم کولونی مورچه ها دو روش برای مسیریابی رباتها معرفی شده است . همچنین براساس خصوصیات مسیریابی رباتهای نگهبان، روش جدید قدم زدن بر روی گره معرفی می گردد. محیط در این روش ها با یک شبکه از گره ها مدل می شود. در دو روش قدم زدن بر روی یال و جستجو در عمق، ربات باید تمام مسیرها را طی کند ولی در روش قدم زدن بر روی گره، محیط طوری مدل می شود که ربات فقط لازم است از گره ها عبور کند تا توانسته باشد تمام محیط را پوشش دهد. رباتها هنگام شروع هیچ شناختی از محیط ندارند. بعد از مدتی با تبادل اطلاعات بین یکدیگر که با روش مورد استفاده مورچه ها یعنی به جاگذاشتن ردپا مدل می شود، آنها قادر خواهند بود یک مسیر بهینه برای طی کردن تمام محیط پیدا کنند. هر سه روش جستجو در عمق، قدم زدن بر روی یال و قدم زدن بر روی گره از خصوصیات ردپاگذاری مورچه ها سود می برند. شبیه سازی انجام شده به بررسی تاثیر پارامترهای قدرت تحمل خطای حساسه ها و تعداد رباتها خواهد پرداخت . نتایج این بررسی ها نشان می دهد که روش قدم زدن بر روی گره قدرت تحمل خطای بالاتری نسبت به دو روش دیگر دارد. در حالت کلی تعداد رباتها نیز باعث کاهش زمان پوشش تمام محیط خواهد شد. البته با افزایش تعداد رباتها به سمت بی نهایت ، نمی توان انتظار داشت که زمان به سمت صفر میل کند.

این پایان نامه به مبانی، مزایا، معایب ، راههای توسعه و بهبود روش خطی سازی با فیدبک در کنترل سیستم های غیرخطی می پردازد. اگرچه خطی سازی با فیدبک روشی جذاب و قانونمند را برای کنترل سیستم های غیرخطی ارائه میدهد، اما در عرصه عمل از دو محدودیت اساسی رنج می برد. محدودیت اول ناشی از لزوم داشتن مدلی کاملا دقیق از سیستم است ، تا حذف ترمهای غیرخطی با دقتی کامل صورت گیرد. محدودیت دوم از آنجا ناشی می شود که بکارگیری این روش به ارضای شرایطی همچون اینولتیو بودن، وجود درجه نسبی مشخص و مینیمم فاز بودن وابسته است . در اینجا ابتدا نگاهی اجمالی به روش خطی سازی با فیدبک خواهیم داشت . متعاقب آن به بررسی برخی روشهای خطی سازی تطبیقی و مقاوم با فیدبک خواهیم پرداخت . ثمره پایان نامه در این حوزه، ارائه الگوی تطبیقی - مقاومی در تلفیق با روش خطی سازی با فیدبک ، برای سیستم های غیرخطی چند ورودی - چند خروجی است که سعی دارد حتی الامکان، بهره مند از مزایا و عاری از نقایص هر دو الگو باشد. امکان کاهش حجم محاسبات و مقاومت در برابر اغتشاشات ، برتریهای این روش در مقایسه با یک روش صرفا تطبیقی است . همچنین عدم نیاز به آگاهی اولیه در مورد نامعینی های سیستم و اجتناب از تجویز سیگنالهای کنترل بیش از حد شدید را میتوان از ویژگیهای این روش ، نسبت به یک روش صرفا مقاوم دانست . در ادامه به بررسی روشی برای خطی سازی تقریبی، به روشهای خطی سازی تقریبی تطبیقی و خطی سازی تقریبی مقاوم با فیدبک دست خواهیم یافت . این روشها برای سیستم هایی ارائه میشود که درجه نسبی مشخصی نداشته، بطور ضعیف غیرمینیمم فاز بوده و خطی پذیر با فیدبک نمی باشند، و از اینرو به بخش وسیعی از سیستم های غیرخطی قابل اعمال خواهند بود.

شناسایی یک سیستم اولین گام در جهت اتوماسیون کنترل و بهینه سازی سیستمهای صنعتی است علاوه براینکه در موارد بسیار دیگری مانند شبیه سازی نیز ابزار مناسبی است . این رساله کاربرد روشهای شناسایی سیستم را برای دستیابی به مدل دینامیکی فشار بخار بویلر نیروگاه مشهد نشان می دهد. کار اولیه برای ارزیابی عملکرد بویلر، شبیه سازی سیستم با استفاده از یک مدل کامل غیرخطی بوده است . پس از آن با استفاده از یک کارت اکتساب داده های مبتنی بر کامپیوتر، دو مجموعه آزمایش در نیروگاه انجام شد. برای این کار ورودیهای prbs به سیستم اعمال شده و پاسخها نمایش داده شدند و پس از پردازش اطلاعات با استفاده از دو روش شناسایی خطی pem و iv مدلهایی خطی از سیستم استخراج گردیدند. سپس نتایج مدل شناسایی شده و واقعی با هم مقایسه شده و نشان داده شده است که مدل بدست آمده، یک نمایش دقیق از سیستم واقعی را بیان می کند. در ادامه با استفاده از روشهای مختلف تنظیم، مقادیر بهینه برای کنترل کنندهء pi محاسبه شده و با مقادیر استفاده در نیروگاه مقایسه گردیده اند.

در این پایان نامه، روش کنترل پیش بین سیستمهای غیر خطی بر اساس تئوری فیلتر کالمن توسعه یافته مورد بررسی قرار گرفته است . در ابتدا تاریخچه ای از گسترش این روش کنترل و دلائل مختلف آن ارائه می گردد. سپس این روش کنترل برای سیستمهای خطی مورد بحث قرار می گیرد و یک کنترل کننده پیش بین عمومی برای این گونه سیستمها به دو روش چند جمله ای مشخصه و روش فضای حالت طراحی می گردد. از آنجا که طراحی در روش فضای حالت نیازمند دانستن حالات سیستم است ، لذا مطالب مختصری در مورد روشهای تخمین حالت سیستمهای خطی و نیز سیستمهای غیر خطی آورده شده است . در ادامه، کنترل کننده مطلوب این پروژه طراحی می شود. برای بررسی بیشتر، شبیه سازی با دو روش بر روی فرآیند آزمایشگاهی ph صورت می گیرد. در مرحله اول، حالات سیستم بصورت مستقیم و با انتگرالگیری از معدله حالت سیستم تخمین زده می شود و در مرحله دوم، از فیلتر کالمن توسعه یافته استفاده می گردد. در قسمت نهایی پروژه نیز کنترل کننده بخش قبل بصورت عملی به یک سیستم کنترل کننده ph اعمال شده و نتایج آن رائه می گردد. فصل انتهایی پایان نامه به این امر اختصاص داده شده است . پیشنهادات و راههای ادامه کار نیز پایان بخش گزارش خواهد بود.

هر چند که از عمر منطق فازی زمان زیادی نمی گذرد، اما در سالهای اخیر کنترل فازی به عنوان یکی از مناسبترین زمینه های تحقیق در کاربرد مجموعه های فازی نمایان شده است و جای پای خود را در تحقیقات و صنعت باز نموده است . این نوع کنترل، بدلیل نزدیکی بیشتر به منطق انسان و امکان بکارگیری ساده الگوریتمهای آنز بسرعت در همه زمینه های کنترل صنعتی رسوخ می نماید. مهمترین مزیت این روش را می توان امکان بکارگیری تجربه عملی، شهود و خلاقیت بشری دانست و اینکه نیازی به مدل ریاضی فرایند ندارد و نیز در کلاس کنترل کننده های مقاوم می گنجد. در این رساله کنترل فازی یک فرایند شدیدا غیرخطی مطرح شده است ، الگوریتم پیشنهادی با بهره گیری از یک متغیر جدید (نقطه کار فرایند) در کنار خطا (e) و تغییر خطا (de) توانست به نتایج مناسبی دست یابد. الگوریتم حاصله برای فرایند خنثی نگاهداری ph در تمام ناحیه ها عملکرد قابل قبولی ارائه داد. در ناحیه میانی، نزدیک به ph7، به دلیل وجود اغتشاشات و نویز ناخواسته در حلقه کنترلی و همچنین گین بسیار بزرگ فرایند، همگرایی مطلق (خطای صفر) حاصل نگردید.

در این پروژه یک سیستم کنترل حرارت رقمی طراحی و ساخته شده است . دما بر اساس نمودارهای زمانی کنترل می گردد. تعدادی از این نمودارهای زمانی در حافظه سیستم نگهداری می شود. کاربر می تواند این نمودارهای حرارتی را انتخاب و یا بر اساس نیازهای خود با استفاده از صفحه کلید، نمودارهای جدید تعریف نماید. دمای ورودی توسط pt100 که یک سنجیده حرارتی است ، بدست می آید و از یک صفحه lcd برای نمایش وضعیت سیستم استفاده می شود. با توجه به اختلاف دمای مخزن با دمای نمودار زمانی، فرمانی برای چرخش موتور جهت تنظیم دما تولید می گردد. برای اینکه فرمان خروجی مناسبی بر اساس وضعیت جدید سیستم ایجاد شود، از یک شبکه عصبی احتمالی استفاده شده است . از ویژگیهای نظیر: دمای برنامه، وضعیت قبلی سیستم، شیب نمودار زمانی و اختلاف دمای برنامه با دمای خازن بعنوان ویژگیهای الگوی ورودی شبکه استفاده شده است . شبکه بر اساس مجموعه آموزش ایجاد می شود. حال با دادن الگوی جدید به شبکه، با توجه به میزان شباهت بین الگوی ورودی و الگوهای مجموعه آموزشی، شبکه خروجی مناسب که مشخص کننده میزان چرخش لازم برای موتور است را تولید می کند. با توجه به زمانبر بودن محاسبات رد شبکه عصبی، از آن نمی توان در سیتسم کنترلی استفاده کرد. آموزش شبکه و آزمایش آن بصورت شبیه سازی انجام می گیرد. توسط شبکه، میزان چرخش را برای تعدادی الگوی ورودی تعیین می کنیم. الگوهای موردنظر و میزان چرخش لازم برای آنها در حافظه سیستم نگهداری می شود. حال با توجه به شباهت بین وضعیت سیستم کنترلی با نمونه های ذخیره شده در سیستم، میزان چرخش برای آن تعیین می شود.

پس از پدید آمدن شبکه های بهم پیوسته و بخصوص شبکه های منطقه ای، نوع جدیدی از پایداری مورد توجه قرار گرفت که به دینامیک سیستم و فرکانس های طبیعی آن مربوط می شود و پایداری دینامیکی نام دارد. پدیده های تشدید زیر سنکرون و نوسانات فرکانس پایین از مظاهر این نوع پایداری هستند که در این پایان نامه نوسانات فرکانس پایین حاصل از مودهای الکترومکانیکی ضعیف سیستم مورد بررسی قرار گرفته است . ابتدا بحثی کلی روی پدیده پایداری دینامیکی انجام پذیرفته است و پی از آن با مروری بر سیستم های کنترلی نیروگاه ها، سیستم های کنترل تحریک و بار - فرکانس نیروگاه ایرانشهر معرفی شده است . پس از جمع آوری اطلاعات سیستم قدرت استان سیستان و بلوچستان این شبکه مدلسازی گشته و اثرات ناشی از عدم وجود pss در سیستم بررسی شده است . در ادامه با استفاده از الگوریتم simulated annealing پارامترهای پایدارساز سیستم قدرت نیروگاه ایرانشهر تنظیم شده و سپس پایداری سیستم حلقه بسته مورد بررسی قرار گرفته است .

در این پایان نامه یک روش برای اعمال کنترل کننده پیش بینی به سیستم مقیاس وسیع با تاخیر زمانی ارائه می شود بطوری که شرایط پایداری مقاوم و عملکرد رفتاری مقاوم سیستم را برآورده سازد. در این روش با اعمال محدودیت بر مساله بهینه سازی کنترل کننده پیش بینی و با انتخاب پارامترهای کنترل کننده پیش بینی بطوریکه محدودیت ها برآورده شوند سعی در برآورده شدن شرایط پایداری و عملکرد رفتاری مقاوم سیستم نسبت به عدم قطعیت، و نیز اندازه گیری و اغتشاش می شود. انتخاب محدودیت ها به کمک تئوری لیاپانوف صورت می گیرد بطوریکه شرایط پایداری مقاوم و عملکرد رفتاری مقاوم سیستم لقه بسته حاصل شود. طراحی کنترل کننده پیش بین برای هر زیرسیستم به صورت مجزا با تخمین زده شده به جای حات های سیستم در تاع هزینه کنترل کننده پیش بینی و بهینه سازی تابع هزینه نسبت به محدویت هایی که به کمک تئوری پایداری بدست می آید، ورودی کنترل کننده پیش بینی برای هر زیر سیستم طراحی می شود. در نهایت با انجام شبیه سازی های متنوع و مقایس این روش با روش فیدبک حالت ‏‎h ‎‏ کیفیت بهتر پاسخ کنترل کننده طراحی شده نسبت به حذف نویز اندازه گیری و داشتن پاسخ های سریعتر نشان داده شده است.

محدوده وسیع کاربرد رباتها در صنایع امروزی، مباحث کنترلی ویژه ای را اختصاص به علم رباتیک داده است که بخش اعظم آن را مباحث کنترل غیرخطی تشکیل می دهد. هدف از اجرای این پروژه بررسی و مقایسه روشهای کنترلی مختلف پیاده سازی شده روی ربات دو درجه آزادی ‏‎x-y‎‏ با کاربرد اندازه گیری میدان نزدیک آنتن می باشد.این پایان نامه در دو بخش ارائه شده است. بخش اول با مروری بر معادلات سینماتیک و دینامیک ربات و طریقه بدست آوردن آنها، معادلات سینماتیک و دینامیک ربات دو درجه آزادی ‏‎x-y‎‏ را بدست می آورد و سپس به بررسی روشهای کنترلی در رباتها می پردازد در این قسمت روشهای کنترل کلاسیک ‏‎(pid)‎‏، گشتاور محاسبه شده ‏‎(ctm)‎‏، کنترل گشتاور مفاصل خطی سازی شده ‏‎(fbl)‎‏، کنترل مد لغزشی و کنترل تطبیقی مورد بررسی قرار گرفته و برای ربات دو درجه آزدی ‏‎x-y‎‏ پیاده سازی می شود.بخش دوم پایان نامه به بررسی سخت افزارها و نرم افزارهای مورد نیاز می پردازد سخت افزار سیستم شامل مکانیک ربات، محرکه ها و مدارات راه اندازه حس گرها و مدارات واسط مربوطه می باشد که به طور مفصل آورده شده است در قسمت نرم افزار نحوه طراحی واسط کاربر گرافیکی مورد نیاز، چگونگی پیاده سازی الگوریتم های کنترلی، نرم افزارهای ارتباط دهنده و نحوه تولید مسیرهای مطلوب آورده شده است.در انتهای این بخش نتایج حاصله از پیاده سازی چهار نوع کنترل کننده که عبارتند از: ‏‎pid‎‏، ‏‎ctm‎‏، ‏‎fbl‎‏ و کنترل تطبیقی آورده شده است.