توسعه روش برخط مبتنی بر منطق فازی برای مواجهه‏ی همزمان با تأخیر زمانی و از دست رفتن بسته در سامانه‏های کنترل از طریق شبکه

نویسندگان

1 دانشگاه یزد، دانشجوی دکتری مهندسی برق- مخابرات

2 دانشگاه یزد، معاون پژوهشی، دکترای مهندسی برق- الکترونیک

چکیده

سامانه‏های کنترل از طریق شبکه برای کنترل یک فرآیند از راه دور و از طریق شبکه‏های داده مخابراتی به کار می‏روند. دو چالش بسیار مهم در این سامانه‏ها، تأخیر زمانی تصادفی و از دست رفتن بسته در شبکه مخابراتی می‏باشد. کنترل‏گرهای منطق فازی به خاطر ماهیت غیرخطی‏شان می‏تواند گزینه خوبی برای کنترل‏کردن فرآیند باشد. در این مقاله یک کنترل‏گر منطق فازی ارائه شده است که توسط یک سامانه غیرخطی دیگر یعنی یک شبکه عصبی با تأخیرهای زمانی تطبیق می‏یابد. جدول قوانین کنترل‏گر فازی بر اساس یک رابطه غیرخطی مبتنی بر تأخیر تخمینی شبکه، می‏چرخد. مقدار چرخش توسط شبکه عصبی محاسبه می‏گردد. علی‏رغم کارهای مشابه دیگر که از مدل برنولی برای بررسی از دست رفتن بسته استفاده می‏شود و تنها می‏تواند از دست رفتن بسته را به صورت یکنواخت مدل نماید، در این مقاله از مدل فرآیند مارکف استفاده می‏شود تا بتوان اثر از دست رفتن بسته‏ها را به‏طور متوالی بر روی عملکرد کنترل‏گر پیشنهادی بررسی نمود. مقایسه نتایج شبیه‏سازی نشان می‏دهد در تأخیرهای حدود 600 میلی‏ثانیه و در شرایطی که از دست رفتن بسته به صورت متوالی با نرخ 70 درصد رخ می‏دهد، شاخص عملکرد کنترل‏گر پیشنهادی نسبت به شاخص عملکردهای پیشگوگر اسمیت و کنترل‏گر منطق فازی معمولی به ترتیب حدود 3 و 7 برابر بهتر شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improvement of Fuzzy Logic Based Method Against Network Time Delay and Packet Loss Simultaneously in Networked Control Systems

نویسندگان [English]

  • پویا حاجبی 1
  • سید محمد تقی المدرسی 2
چکیده [English]

Networked Control Systems (NCSs) are used to control a remote process via data communication network. Two
major drawbacks in these systems are network time delay and network packet loss. Fuzzy logic controllers due
to their nonlinear inherent could be a good solution choice for controlling processes. In this paper, fuzzy logic
controller can be adapted using a nonlinear system such as neural network. Fuzzy logic controller rules table
rotates based on a nonlinear relation of network time delay estimation. The value of rotation was calculated
using a neural network. Unlike some other similar works, this paper uses Markov chain to model packet loss
instead of Bernoulli modeling. This method has the advantage of considering packet loss events consecutively.
Simulation results show that if the network time delay is about 600 ms, then in the case that packet loss occurs
consecutively with rate of 70%, the index of proposed controller performance is improved about 3 and 7 times
in comparison with performance index of Smith predictor and fuzzy logic controller, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adaptive Fuzzy Logic Controller
  • networked control systems
  • Network Packet Loss
  • Network Time Delay
  • Markov chain