در این پایان نامه، تقریب کسری موتور dc و کنترل آن با استفاده از کنترلر های مرتبه کسری صورت گرفته است. یکی از سیستم های پرکاربرد در صنعت، سیستم سروو مکانیسم متشکل از سروو موتور است. سرو موتورها به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند: سرو موتورهای ac بر اساس طراحی موتورهای القائی، سرو موتورهای dc بر اساس طراحی موتورهای dc و سرو موتورهای ac براشلس (brushless) بر اساس موتورهای سنکرون بدون ذغال. سیستم مورد مطالعه ما در این پایان نامه از نوع دوم است. موتور dc یک محرک قدرت است که انرژی الکتریکی جریان مستقیم را به انرژی مکانیکی چرخشی تبدیل می کند و یکی از قدیمی ترین موتورهایی است که امروزه در صنعت، قابل دسترس است. از نقاط قوت روش ارائه شده برای تقریب و کنترل این سیستم، می توان به کاهش حجم محاسبات، سادگی روش و این که جستجوی ما به منظور پیداکردن تابع تبدیل مورد نظر برای تقریب، کامل تر و بهتر بوده و این روش نسبت به دیگر روش ها، مناسب تر و تطبیقی است و یک سطح از جستجوی متمرکز با فواصل خاص است.

موشک های کروز، پرنده های بدون سرنشین هدایت شونده ای هستند که با توجه به عملکرد بسیار مناسب آن ها در ارتفاع کم، از جمله تجهیزات استراتژیک موثر در سرنوشت یک جنگ به شمار می روند. این موشک در حین پرواز قادر به تغییر ارتفاع و مسیر بوده و می تواند این عمل را، چندین دفعه تکرار نماید. سیستم کنترلی موجود در موشک کروز وظیفه ی دنباله روی صحیح مسیر، که توسط دستور هدایتی اتخاذ شده است را بر عهده دارد. از طرفی برای کنترل این دسته از موشک ها بایستی با در اختیار داشتن معادلات دینامیکی سیستم شش درجه آزادی، موشک را در برابر اغتشاشات، نامعینی در دینامیک های مدل نشده سیستم و عدم قطعیت در ضرایب آئرودینامیکی موشک، مقاوم نمود. روش های کنترل غیرخطی غالباً بر پایه خطی سازی معادلات حرکت با استفاده از خطی سازی فیدبکی بناشده اند. روش دینامیک معکوس از جمله روش های غیرخطی بر پایه خطی سازی فیدبکی است که عملکرد صحیح آن نیازمند مجموعه آزمایشات گسترده بر روی موشک جهت تضمین قطعیت مدل دینامیکی سیستم، است. در عمل کنترلگر دینامیک معکوس، با توجه مدل دینامیکی موشک از حیث قطعیت و مقاومت در برابر اعمال اغتشاش، قابل اعتماد نیست. جهت مقاوم نمودن سیستم در برابر عدم قطعیت های موجود، شبکه های عصبی روی خط حاصل از نظریه پایداری لیاپانوف، یکی از کارامدترین ابزار کمکی جهت کنترل موشک است. در این رساله به منظور طراحی سیستم کنترل موشک کروز، ابتدا با بکارگیری کنترلگر غیرخطی دینامیک معکوس بر روی سیستم موشک، پیچیدگی های کوپلینگ معادلات و غیرخطی بودن شدید آن ها به صورت خطی تقریب زده شده است. این کنترلگر جهت بدست آوردن بهره فیدبک بهینه از الگوریتم بهینه یابی ژنتیک استفاده می کند تا بهترین مقدار بهره با توجه به حداقل نمودن خطای mse و کاهش حداکثر مقدار خطا در هر پالس از ورودی مطلوب حاصل گردد. سپس به کمک روش کنترل لایه مجازی pch اثر نامطلوب اشباع عملگر های سیستم به خوبی از بین رفته است. بهره فرکانس قطع فیلتر پایین گذر مدل مرجع در مدل pch، با استفاده از الگوریتم شبیه سازی حرارتی محاسبه شده است. در نهایت با بهره گیری از یک شبکه عصبی سه لایه روی خط که ماتریس های نرخ یاد گیری آن به کمک الگوریتم بهینه یابی ژنتیک محاسبه شده است، سیستم نسبت به اغتشاش ها و عدم قطعیت های دینامیکی و مدل سازی، مقاوم شده و کاهش خطای موجود در سیستم تضمین گردیده است. همچنین جهت مقایسه و ارزیابی این روش نسبت به کنترلر های مرسوم در سیستم های موشکی، با کنترلگر کلاسیک pid مورد مقایسه قرار گرفته است. نتیجه این مقایسه برتری روش ارائه شده در این رساله را تأیید می نماید.

در این پایان نامه، سعی شده تا با پیشنهاد تابع لیاپانوف جدید، ساختار کنترلی جدیدی در کلاس کنترلگرهای تطبیقی مدل مرجع ارائه شود که علاوه بر مزایای روش معمول، نقاط ضعف آن را بهبود دهد. مبانی و تعاریف روش پیشنهادی کاملا مطابق روش معمول بوده و با ایجاد تغییر در تابع لیاپانوف نتایج مطلوب حاصل شده است. در این روش، پایداری سراسری مجانبی سیستم حلقه بسته اثبات شده و صفر شدن خطای ردیابی تضمین گردیده است. سپس روش پیشنهادی برای سیستم های خطی فضای حالت تک وردی-تک خروجی و چندورودی-چندخروجی توسعه داده شده است. به منظور بررسی و حصول اطمینان از عملکرد مناسب روش پیشنهادی، شبیه سازی های متعددی صورت گرفته اند. این شبیه سازی ها به گونه ای انتخاب شدند تا مسائل مهم کنترلی مانند اغتشاش ورودی، سیستم های غیرمینیمم فاز و سیستم های متغیر با زمان را شامل باشند. همچنین به صورت همزمان ربات اسکرای دانشگاه فردوسی مشهد، با قابلیت های صنعتی طراحی و ساخته شد. هدف از ساخت این ربات، انجام پژوهش های کنترلی و دیگر فعالیت های تحقیقاتی می باشد. این ربات از لحاظ سرعت، دقت همانند رباتهای صنعتی روز دنیا می باشد. پس از محاسبه مدل سینماتیکی و دینامیکی ربات، در چندین آزمایش مختلف، روش پیشنهادی پیاده سازی گردید و نتایج این پیاده سازی ها با شبیه سازی روش پیشنهادی بر روی ربات و کنترلگر کلاسیک pid مقایسه شد. این مقایسه ها نتایج مطلوب و برتری نسبی روش پیشنهادی را نشان می دهند.

امروزه استفاده از انرژی باد برای تولید انرژی الکتریکی توسعه یافته و روش های متنوعی نیز برای ساخت، کنترل و تنظیم عملکرد توربین های بادی ارائه شده است. مهم ترین اجزاء الکتریکی توربین بادی، ژنراتور و مبدل های الکترونیک قدرت هستند که وظیفه دریافت توان از باد و تبدیل و تسطیح آن به منظور تزریق به شبکه را بر عهده دارند. در میان انواع ژنراتورها، ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به دلیل داشتن مزایایی از جمله سادگی ساختار و بازده بالا در ساختار توربین-های بادی سرعت متغیر به کار گرفته می شود. در این پایان نامه هدف به کارگیری ترکیب مبدل npc و یکسوساز vienna در ساختار توربین بادی 100 کیلووات با ژنراتور مغناطیس دائم و کنترل حلقه داخلی با استفاده از کنترل کننده تناسبی- انتگرالی و کنترل فازی است. این توربین در پژوهشکده هوا خورشید دانشگاه فردوسی مشهد تولید شده است.روش کنترلی برای ساختار مبدل های الکترونیک قدرت پیشنهاد شده در این پایان نامه تا به حال در توربین های بادی مورد استفاده قرار نگرفته و از نظر کاهش تلفات و بهبود بازده عملکردی نسبت به سایر مبدل ها ارجحیت دارد. ساختار و روش پیشنهادی با مبدل پشت به پشت مقایسه شده و نتایج حاصل نشان دهنده بهبود عملکرد الکتریکی توربین بادی 100 کیلووات با استفاده از روش پیشنهادی است.

امروزه بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر بدلیل رو به اتمام بودن منابع سوخت فسیلی دارای اهمیت روزافزونی می باشد. انرژی باد یکی از منابع انرژی می باشد که بهره برداری از آن با استفاده از یک توربین بادی متصل به ژنراتور الکتریکی امکان پذیر است. توربین های بادی با توجه به راستای محور اصلی خود و شرایط و نحوه استفاده از انرژی باد به دو گروه توربین های بادی با محور افقی و توربین های بادی با محور عمودی تقسیم می شوند که در این پروژه توربین های بادی محور افقی مورد نظر هستند.