طراحی و تنظیم کنترل کننده های pid فازی به روش دو مرحله ای برای سیستم های خطی چند متغیره تاخیردار

فرآیندهای چندمتغیره بخش قابل توجهی از صنایع مختلف از قبیل صنایع شیمیایی، پالایشگاهها، خودروسازی و هوافضا را تشکیل داده اند. بیشتر این فرآیندها دارای تاخیر زمانی نیز می باشند. ذات پیچیده و غیرخطی این گونه سیستمها و تداخل بین حلقه های مختلف آنها باعث شده که کنترل فرآیندهای چندمتغیره تاخیردار به یکی از مباحث چالش بر انگیز مهندسی کنترل تبدیل شود. اگرچه در گذشته روشهای مختلفی برای کنترل این فرآیندها ارائه شده است، ولی از آنجایی که کنترل کننده های pid پرطرفدارترین کنترل کننده ها در صنعت می-باشند، در این پایان نامه سعی شده است با استفاده از این نوع کنترل کننده، روشی برای کنترل سیستمهای ذکر شده ارائه شود. با آنکه قبلا نیز تحقیقات متعددی در مورد کنترل کننده های pid برای سیستمهای siso صورت گرفته است، ولی به کنترل کننده های mimopid کمتر پرداخته شده است. علاوه بر این، با توجه به غیرخطی بودن کنترل فازی و توانایی آن در کنترل مطلوب سیستمهای مختلف، در این تحقیق، پس از طراحی کنترل کننده pid، از کنترل فازی برای بهبود عملکرد سیستم نهایی استفاده شده است. از روش کنترل دو مرحله ای pid فازی که قبلا برای سیستمهای تک حلقه ای مورد استفاده قرار گرفته بود، در اینجا برای کنترل سیستمهای چندحلقه ای استفاده شده است. شش پیکربندی مختلف pid فازی که توانایی اجرای این نوع کنترل را دارند مورد بررسی قرار گرفته اند و روابط لازم برای اجرای این روش، برای هر یک از شش پیکربندی، به دست آمده است. علاوه بر این، با توجه به چهار معیار مستقل از فرآیند، توانایی این شش پیکربندی با یکدیگر مقایسه شده و بهترین آنها انتخاب شده است. در مرحله اول، بهره های خطی کنترل کننده pid فازی، که در واقع ضرایب pid می باشند، طراحی شده اند. برای این کار، دو روش مختلف ارائه گردیده است. در روش اول برای حل مشکل بُعد بی نهایت جمله تاخیر زمانی، یک روش جدید ارائه شده است و در روش دوم با استفاده از ایده های طراحی مبتنی بر نایکوئیست و اصلاح آنها برای سیستمهای تاخیردار و چندمتغیره، یک روش جایابی قطب غالب با توانایی کاهش تداخل بین حلقه ها معرفی شده است. در هر دو روش با استفاده از دکوپله کننده های استاتیکی و دینامیکی، حلقه های مختلف سیستم از یکدیگر دکوپله شده اند. عملکرد مطلوب روشهای ارائه شده در کنترل فرآیندهای مختلف و توانایی آنها در حذف اختلال و نویز به وسیله مثالها و شبیه سازیهای متعدد نشان داده شده است. اخیرا دو معیار برای ارزیابی توانایی کنترل کننده های فازی در تولید توابع غیرخطی متفاوت معرفی شده است. بر اساس این دو معیار، شش کنترل کننده فازی با سیستمهای استنتاج و توابع عضویت مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند و مناسب ترین آنها برای انجام مرحله دوم طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. تنظیم پارامترهای غیرخطی فازی با استفاده از قواعد تجربی انجام گرفته است. سرانجام با انجام شبیه سازی کامپیوتری کنترل یک فرآیند گرمایش خاک، نشان داده شده است که کنترل کننده نهایی، عملکرد مطلوبی در کنترل سیستمهای چندمتغیره تاخیردار دارد. برتری عملکرد این کنترل کننده بر یکی از روشهای معروف طراحی کنترل کننده برای سیستمهای ذکر شده، در شبیه سازیها نشان داده شده است. ضمنا کنترل کننده ارائه شده علاوه بر عملکرد مناسب، در عمل نیز به راحتی قابل پیاده سازی می باشد