مقاوم سازی سازه های ساختمانی در مقابل زمین لرزه از دیرباز یکی از مسائل مهم در مهندسی سازه بوده است. روش سنّتی در طرّاحی سازهها به گونهایست که توان کافی در مقابل بارها به همراه قابلیّت انعطافپذیری در مقابل تغییر شکل را داشته باشند ولی این روش ها باعث می شوند که سازه های ساختمانی یک ظرفیّت ثابت برای مقاومت در برابر زمین لرزه داشته باشند. مشکلات این روش ها باعث شده است که محقّقان روش های نوینی به نام کنترل سازه ها برای مقاوم سازی آنها در مقابل اثرات زیان بار زمین لرزه ابداع کنند. کنترل سازه های ساختمانی در حالت کلّی به دو دسته ی کنترل فعّال و کنترل غیرفعّال تقسیم می شود. کنترل فعّال سازه ها به دلیل بعضی مزایا از قبیل حسّ تغییرات محیطی و وفق دادن عملکرد کنترل، کارایی بیشتر و بهتری نسبت به سازه های غیرفعّال دارند. با توجّه به این توضیحات، کلّیات این رساله را می توان در ارائه ی روش هایی برای کنترل فعّال سازه های ساختمانی خلاصه کرد. در حالت ساده، دینامیک یک سازه ی ساختمانی را می توان با استفاده از ترکیبی از جرم ها، سختی ها و میرائی های خطّی مدل سازی کرد. ولی سازه هایی که در معرض زمین لرزه های پرقدرت قرار می گیرند رفتار غیرخطّی از خود نشان می دهند. در حقیقت، این رفتار غیرخطّی یک حلقه ی هیسترزیس را به دینامیک سازه اضافه می کند. برای مدل سازی رفتار هیسترزیسی از روش های مختلفی می توان استفاده کرد که یکی از آنها معادله ی bouc-wen می باشد. این معادله به دلیل توانایی خود در مدل سازی حیطه ی وسیعی از رفتارهای هیسترزیسی از محبوبیّت خاصّی برخورداراست. در این رساله، مدل غیرخطّی سازه های ساختمانی درنظر گرفته شده و رفتار هیسترزیسی این مدل، توسّط معادله ی bouc-wen بررسی شده است. کنترل مد لغزشی یکی از روش های طرّاحی کنترل کننده برای سیستم های غیرخطّی می باشد. همچنین روش بازگشت به عقب و روش بازطرّاحی پایدارساز لیاپانوف روش هایی برای طرّاحی کنترل کننده، به ترتیب، برای سیستم های غیرخطّی معیّن و نامعیّن می باشند. دینامیک سازه های ساختمانی که در معرض زمین لرزه قرار می گیرند را می توان به عنوان یک سیستم با اغتشاش خارجی درنظر گرفت. از طرف دیگر، پارامترهای جرم، میرائی و سختی سازه با استفاده از روش های شناسایی تخمین زده شده و شامل عدم قطعیّت می باشند. با توجّه به این توضیحات، استفاده از روش های کنترلی ذکرشده برای کنترل سازه های ساختمانی و پایدارسازی آنها در مقابل زمین لرزه و نیز در مقابل عدم قطعیّت پارامترهای سازه، مناسب به نظر می رسد. در این رساله ، از هر دوی این روش ها برای طرّاحی کنترل کننده برای سازه های غیرخطّی در دو حالت سازه با پارامترهای معیّن و سازه با پارامترهای نامعیّن استفاده شده است. کنترل کننده های پیشنهادشده ابتدا برای سازه های یک طبقه ارائه شده و سپس تعمیم آنها به سازه های چند طبقه بررسی شده است. برای بررسی عمـلکرد روش های پیشـنهادی، تعدادی شــبیه سازی انجام گرفـته و زمــین لرزه های el-centro، rinaldi و newhall به عنوان سه زمین لرزه ی شناخته شده در زمینه ی مهندسی سازه مورداستفاده قرار گرفته اند. نتایج شبیه سازی برای سازه های یک طبقه در حالت پارامترهای معیّن حاکی از کاهش پاسخ های تغییرمکان، سرعت و شتاب به ترتیب، به مقدار بیش از %98، %93 و %51 می باشند. مشابه سازه های یک درجه آزادی، کنترل کننده های تعمیم یافته به سازه های چند درجه آزادی، بر روی یک ساختمان چهار طبقه مورد آزمایش قرارگرفته و پاسخ های طبقات طی شبیه سازی به ازای هر سه زمین لرزه نشان دهنده ی کاهش چشم گیر هر سه پاسخ تغییرمکان، سرعت و شتاب در سازه ی کنترل شده نسبت به سازه ی کنترل نشده می باشند. برای شبیه سازی سازه ها با پارامترهای نامعیّن، پارامترهای ساختمان به صورت اعداد تصادفی درنظر گرفته شده و پس از اجرای شبیه سازی ها به تعداد 1000 بار، میانگین و بدترین حالت پاسخ ها برای بررسی عملکرد کنترل کننده ها استخراج شده اند. نتایج شبیه سازی برای سازه های یک طبقه با پارامترهای نامعیّن نشان دهنده ی بهبود پاسخ های سازه ی کنترل شده توسّط روش های پیشنهادی به مقدار بیش از %98 برای تغییرمکان، بیش از %92 برای سرعت و بیش از %33 برای شتاب، نسبت به سازه ی کنترل نشده می باشند. برای سازه های چند طبقه با پارامترهای نامعیّن، کاهش پاسخ تمامی طبقات در حالت کنترل شده نسبت به حالت کنترل نشده مشاهده می گردد. نکته قابل توجّه در مورد نتایج به دست آمده این است که این کنترل کننده ها قادر هستند تغییرمکان طبقات را بدون افزایش شتاب آنها، کاهش دهند. این عملکرد هم از لحاظ حفظ امنیّت سازه و هم از لحاظ حفظ سلامتی اجزای غیرسازه ای اهمیّت به سزایی دارد.

در این پایان نامه کنترل مقاوم سیستم های نامعین غیرخطی براساس رویکرد تطبیقی مورد بررسی قرار گرفته است. رویکرد تطبیقی بر اساس ماشین بردار پشتیبان تابع موجک برای کاهش خطای ردیابی همزمان ناشی از اغتشاشات خارجی و نامعینی ها پیشنهاد شده است. در این روش، ماشین بردار پشتیبان هسته موجک به منظور ایجاد کنترل کننده تطبیقی به کار رفته است و یک قانون یادگیری همزمان برای بردار وزنی و بایاس بدست آمده است. از ویژگی های مهم استراتژی کنترل بیان شده استحکام ذاتی آن و توانایی رسیدگی به رفتار غیرخطی سیستم می باشد. کنترل کننده تطبیقی براساس تابع موجک به عنوان روش پیشنهادی اول برای مقاوم سازی سیستم های نامعین بیان شده است. در ساختار این کنترل کننده از ماشین بردار پشتیبان تابع هسته موجک برای بهبود عملکرد تخمین سیستم غیرخطی نامعین، کنترل کننده برای کاهش خطای ردیابی ناشی از خطای تخمین ماشین بردار پشتیبان تابع موجک و اغتشاشات خارجی و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامتر های ماشین بردار پشتیبان تابع موجک استفاده شده است. در ادامه از ماشین بردار پشتیبان ترکیبی هسته موجک و rbf در ساختار کنترل کننده طراحی شده استفاده شده است و نتایج حاصل توسط مثال های کاربردی مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان روش دوم پیشنهادی از ساختار کنترل کننده تطبیقی- مدلغزشی که بر پایه ماشین بردار پشتیبان تابع هسته موجک می باشد، استفاده شده است. ساختار کنترلی طراحی شده نیز بر روی سیستم غیر خطی تصادفی نامعین تاخیردار پیاده سازی شده و عملکرد آن با روش های موجود مقایسه گردیده است.

حساب کسری و کاربرد آن در علوم مختلف مهندسی در سال های اخیر بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. علم کنترل نیز از آن بی بهره نبوده و حساب کسری در آن نفوذ روزافزون داشته است.

کنترل سیستم های غیرخطی نا معین در حضور اغتشاش، یکی از مسائل مهم و چالش برانگیز کنترلی می باشد که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. به دلیل وجود محدودیت شناخت در مورد پدیده های فیزیکی، امکان توصیف بسیاری از پدیده های آشکار به وسیله توابع غیرخطی وجود ندارد و دست یابی به مدل ریاضی سیستم مشکل است. این عوامل کار را برای طراحی کنترل کننده های مقاوم از جمله کنترل مدلغزشی مشکل می سازد و باعث می شود تا برای کنترل این نوع سیستم ها از ترکیب این کنترل کننده با الگوریتم های هوشمند استفاده شود. در واقع ترکیب کنترل کننده مدلغزشی و یک روش هوشمند مانند شبکه های عصبی می تواند باعث وابستگی کمتر و یا تقریباً ناچیز کنترل کننده به مدل سیستم شود. در این پایان نامه تلاش می شود تا قابلیت کنترل مدلغزشی با رویکرد تطبیقی با استفاده از قدرت تخمین شبکه های عصبی ارائه شود که در آن ساختار شبکه عصبی پیشنهادی بر مبنای عصب های راف می باشند. مزیت این روش این است که نیاز به شناخت دقیق از سیستم ندارد. سیستم مورد بررسی در این پایان نامه به صورت سیستم غیرخطی به فرم افاین می باشد. توابع غیرخطی موجود در مدل سیستم، به صورت توابع ناشناخته و کران دار فرض می شوند. به دلیل نامعین بودن این توابع، نیاز به تخمین مناسب در طی فرآیند کنترل وجود دارد. با توجه به توانایی بالای شبکه های عصبی راف در مدل کردن نامعینی ها، این تخمین گر قادر است با تعداد عصب های کم به خوبی توابع نامعین موجود در مدل سیستم را به صورت برخط تخمین زده و در اختیار کنترل کننده مد لغزشی قرار دهد.هدف کنترلی این است که سیستم حلقه بسته، پایدار مجانبی بوده و در برابر اغتشاش و خطای تخمین مقاوم باشد.

از آنجا که موتورهای الکتریکی در صنایع مختلف کاربردهای متفاوتی دارند، بنابراین نیاز آنها به یک یا چند سیستم کنترلی مناسب برای رسیدن به اهداف کنترلی موردنظر، ضروری به نظر می رسد. برای مثال، سیستم های راه اندازی که برای کنترل موقعیت بکار می روند، همواره نیازمند پاسخ دینامیکی بالا در کنترل سرعت هستند. در همین راستا تاکنون روش های کنترلی مختلف برای کنترل موقعیت و سرعت موتورهای سنکرون مغناطیس دائم ارائه شده است. کنترل کننده های خطی آبشاری از جمله یکی از این روشهای کنترلی است که دارای ساختار حلقه ای بوده و پهنای باند آن محدود است. این محدودیت به منظور جلوگیری از ایجاد فراجهش در پاسخ سیستم است که ناشی از ساختار آبشاری کنترل کننده است. این ساختار، به ویژه در کاربردهای توان بالا، که فرکانس کلیدزنی پایین است، دینامیک سیستم را پایین می آورد. کنترل کننده های پیشرفته ای نیز مبتنی بر کنترل پیش بین مدل برای بهبود عملکرد کنترلی این ماشین ها طراحی شده است، که پاسخ بسیار مناسبی را در مقایسه با روش های معمول دارند. از جمله اشکالات اصلی این روش ها نیز بالا بودن فرکانس کلیدزنی، نیاز آن ها به خطی سازی مدل و هم چنین بالا بودن حجم محاسبات لازم برای بهینه سازی تابع هدف مشخص شده است. این اشکالات، در برخی موارد پیاده سازی این روش ها را در عمل غیرممکن می سازد. افزایش قدرت پردازشگرها حل مسائل بهینه سازی را به صورت غیرخطی ممکن ساخته است. لذا پیشنهاد می شود از کنترل پیش بین مدل غیرخطی برای داشتن عملکرد کنترلی خوب، در سیستم کنترلی استفاده شود. البته در این صورت حجم محاسبات بسیار بالاتر خواهد رفت. به منظور کاهش حجم این محاسبات، در روش پیشنهادی از یک مدل گسسته زمان متغیر در کنار یک الگوریتم شمارشی برای تحلیل کنترل پیش بین مدل غیر خطی استفاده می شود.

در این پایان نامه به بررسی کنترل و پایداری حرکت هواپیما تحت آسیب جدا شدن قسمتی از نوک بال به روش کنترل مد لغزشی با استفاده از معادلات غیرخطی هواپیما می پردازیم. از آنجا که امنیت پرواز و نجات جان مسافران در هواپیماهای مسافربری و همچنین جلوگیری از سقوط هواپیماهای جنگنده، مسافربری و پهپاد بر اثر آسیب جدا شدن قسمتی از نوک بال، از اهمیت بالایی برخوردار است سبب گردید تا محققان در این زمینه کارهای گوناگونی انجام دهند. زمانی که بر اثر سانحه مقداری از نوک بال هواپیما جدا می شود، پارامترهایی از جمله جرم، ممان های اینرسی، ضرایب آیرودینامیکی و مکان مرکز جرم تغییر می کنند. این تغییرات بوجود آمده باعث کوپل شدن حرکت های طولی و عرضی هواپیما گردیده و در نتیجه معادلات دینامیکی حرکت پیچیده تر خواهند شد. در این پژوهش به شبیه سازی و کنترل حرکت هواپیمای مدل gtm در دو حالت سالم و آسیب دیده (آسیب از دست دادن 33% از سطح نوک بال چپ) می پردازیم. از آنجا که معادلات غیرخطی کوپل شده ی حرکت کاملترین معادلات دینامیکی هواپیما می باشند، در این پایان نامه از کنترل کننده غیرخطی مد لغزشی استفاده شده است تا بهترین و دقیقترین نتایج حاصل گردد. برای تحلیل پایداری سیستم غیرخطی هواپیما در حالت سالم و آسیب دیده از تابع لیاپانوف استفاده شده است.

در سیستم یک جسم پرنده فاکتورهای بسیاری وجود دارند که می توانند بهینه شوند به عنوان مثال از این فاکتورها می توان به شکل ظاهری جسم پرنده، آب و هوای محل پرواز، زمان پرواز و غیره اشاره کرد. اما یکی از موضوعاتی که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین این امر قرار گرفته است، بهینه سازی مسیر اجسام پرنده می باشد. بهینه سازی مسیر یکی از عواملی است که می تواند در کاهش تلفات انرژی نقش بسزایی داشته باشد. طبیعی است که خط سیر مستقیم جسم پرنده به سمت هدف دارای کمترین تلفات انرژی می باشد، اما در عمل محدودیت های بسیاری هم چون محدودیت های فیزیکی و دینامیکی مسئله، وجود موانع، نیروهای خارجی محیطی و غیره وجود دارند که خط سیر مستقیم به سمت مقصد را در عمل غیر ممکن می سازند. از این رو بهینه سازی مسیر جسم پرنده با هدف کاهش اتلاف انرژی، جوانب مختلفی می یابد که باید با ملاحظه ی این جوانب بهترین مسیر انتخاب شود. تحقیق حاضر به دنبال یافتن مسیر بهینه ای می باشد که با مشخص بودن مدت زمان پرواز و با وجود مانع دینامیکی و در عین حال با کمترین مصرف انرژی به هدف مکانی از پیش تعیین شده ی خود برسد. یکی از برجسته ترین ویژگی های تحقیق حاضر استفاده از گسترش مفهوم خط دید و سرعت نسبی جسم پرنده و مانع دینامیکی جهت اجتناب از برخورد جسم پرنده به مانع دینامیکی می باشد. مزیت دیگر روش پیشنهادی آنلاین بودن هدایت جسم پرنده در هر لحظه می باشد. این روش می تواند راه گشای بسیاری از مشکلات اجسام پروازی در مواجهه با محدودیت های طبیعی دینامیکی همانند شرایط نامساعد جوی، و نیز محدودیت های غیر طبیعی هم چون رادارها، سایت های موشکی، مسیرهای حمل و نقل هوایی و به اصطلاح مسائل ترافیک هوایی باشد. در فصل اول پس از معرفی اجمالی کنترل بهینه و روش های حل مسایل بهینه سازی مسیر، روش های حل عددی نیز مورد بحث قرار گرفتند. در ادامه مروری بر روش های ناوبری و هدایت انجام شده است. در فصل دوم مبانی و روش های حل مسئله مورد نظر ارایه می شود. و در نهایت در فصل سوم پس از ارایه مدلسازی و ارایه مبانی فیزیکی و تحلیلیِ روش پیشنهادی، در ادامه ی فصل و با استفاده از اصل مینیمم سازی پنتریاگین و نیزروش عددی بهینه سازی گرادیان کاهشی مسئله ی مورد نظر مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده توسط نرم افزار متلب آورده شده است.