طراحی کنترل‌کننده چندگانه بدون ضربه برای سیستم‌های غیرخطی مبتنی بر پایداری و عملکرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد- دکتری

2 گروه مهندسی برق، مجتمع آموزش عالی اسفراین، اسفراین، خراسان شمالی، ایران

چکیده

این مقاله بر طراحی کنترل‌کننده چندگانه برای سیستم‌های غیرخطی متمرکز است. در این مقاله برای انتخاب مدل‌های محلی و طراحی کنترل‌کننده‌های محلی به صورت همزمان الگوریتمی ارائه می‌شود که به دانش تجربی اولیه از سیستم وابسته نبوده و نیازی به استفاده از یک آستانه اولیه ندارد. برای طراحی کنترل‌کننده‌های محلی با ساختار ساده تناسبی-انتگرالی، در روش پیشنهادی دو معیار پایداری و عملکرد با یکدیگر تجمیع می‌شوند. از یک سو ساختار ساده کنترل‌کننده‌های محلی در روش پیشنهادی موجب سادگی کنترل‌کننده چندگانه جامع طراحی شده برای سیستم غیرخطی می‌شود. اما از طرف دیگر، به دلیل حضور انتگرال‌گیر در ساختار کنترل‌کننده‌های محلی، به هنگام کلیدزنی میان کنترل‌کننده‌های مختلف پدیده ضربه رخ می‌دهد که موجب جهش در سیگنال کنترل در لحظات کلیدزنی شده و عملکرد حلقه بسته را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. لذا برای برطرف کردن این موضوع، در این مقاله یک روش انتقال بدون ضربه میان کنترل‌کننده‌های محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آن با تغذیه کنترل‌کننده‌های غیرفعال با سیگنالی غیر از سیگنال خطا از جهش ناگهانی سیگنال کنترل به هنگام کلیدزنی جلوگیری می‌شود. برای بررسی روش ارائه شده، یک سیستم غیرخطی شبیه‌سازی شده است. نتایج حاصله نشان می‌دهند که روش بدون ضربه نتایج بهتری را در مقایسه با مراجع دیگر به هنگام انتقال میان نواحی کاری مختلف ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Bumpless Switching Multiple-Controller Design for Nonlinear Systems Based on Integrated Stability and Performance

نویسندگان [English]

  • Hadi Mahdipour 1
  • Mahdi Ahmadi 2
1 Ferdowsi university of Mashhad, Iran
2 Electrical Engineering Dep., Esfarayen University of Technology, Esfarayen, North-Khorasan, Iran
چکیده [English]

This paper focuses on designing multiple-controller for nonlinear dynamic systems. An algorithm is proposed that integrates two stages of selecting the nominal local models and designing the local controllers. The proposed algorithm does not need to a priori knowledge about the system and a prior experience to choose the gridding threshold. In order to design the local controllers, the stability and performance criteria are integrated and the local controllers have a simple Proportional-Integral (PI) structure. Although the simple local PI controllers lead to have a simple global multiple-controller, but the bump phenomenon occurs when switching between the active local controller in the closed-loop and another controller in the off-line controllers set waiting to take over the control loop. In order to solve the lift-off and landing issues by switching among different local controllers, a linear quadratic bumpless transfer method is used in the closed-loop. The off-line local controllers were not fed by the error signal to have a bumpless switch. Therefore, the proposed multiple-controller design method provides support to have a gentle switch among different local controllers. To evaluate the proposed method a nonlinear CSTR is simulated. The simulation results demonstrate the success of the proposed method in set-point tracking with a smooth control signal in comparison with the opponents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nonlinear Systems
  • Multiple Controller
  • Bumpless Transfer
  • Stability and Performance criteria
  • Gap Metric