شکل دهی حلقه با استفاده از الگوریتم بهینه یابی توده ذرات

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.