مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل حالت سیستم کوانتومی با استفاده از کنترل‏ کننده‌ی فازی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
چکیده
در این مقاله یک روش کنترلی مبتنی بر سیستم‌های فازی برای هدایت و نگه‌داری حالت یک سیستم کوانتومی نمونه در ناحیه‌ی از پیش تعریف شده ارائه شده است. سیستم کوانتومی در نظر گرفته شده یک سیستم کوانتومی مرتبه سه بوده و مدل تحلیل سیستم نیز مدل دوخطی می‌باشد. همچنین اندازه‌گیری‌ها از سیستم در ناحیه‌ی تعریف شده، در هر زمان دلخواه، با در نظر گرفتن اثر این اندازه‌گیری‌ها در حالت داخلی سیستم صورت می‌گیرد. اثر ورودی‌های ناخواسته و نامعینی‌های ساختاری سیستم نیز به صورت نامعینی‌های کراندار در همیلتونین سیستم در نظر گرفته می‌شود. در این مقاله فرض شده است حالت اولیه سیستم مشخص و حالت داخلی سیستم در هر لحظه از زمان، به عنوان سیگنال‏ فیدبک در دسترس است. روند کنترلی به این صورت است که ابتدا یک ناحیه‌ی قابل قبول اطراف حالت نهایی مطلوب تعریف شده و سپس از یک سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی بهبود یافته با الگوریتم رقابت استعماری برای هدایت حالت سیستم به سمت حالت نهایی مطلوب در این ناحیه استفاده می‏ شود. همچنین از یک ناظر فازی برای نگه داشتن حالت سیستم کوانتومی در ناحیه‌ تعریف شده با تنظیم یک ضریب کنترلی استفاده شده است. نتایج شبیه‏ سازی حاصل از اعمال روش پیشنهادی روی سیستم کوانتومی مرتبه سه نمونه و با وجود نامعینی‌های کراندار در سیستم نشان از کاربردی و مؤثر بودن روش در کنترل سیستم‏های کوانتومی دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Controlling state of quantum system using fuzzy controller

نویسندگان English

Hassan Sedghee Rostami
Behrooz Rezaie
چکیده English

In this paper, a control method based on fuzzy systems is presented to drive and keep state of a sample quantum system into a pre-defined region. The considered quantum system is a third-order quantum system and the model of the system is bilinear model. In addition, measurements of the system in the defined region are obtained at each times by considering the effects of such measurements in the internal state of the system. The effect of unwanted inputs and structural uncertainties also are considered as bounded uncertainties in the system’s Hamiltonian. In this paper, it is assumed that the initial state of the system is determined and internal state system are available as the feedback signals at each instant of time. In the proposed control approach, an acceptable region is firstly defined around the desired final state. Then, an adaptive neuro-fuzzy inference system improved using imperialist competitive algorithm is used for driving the system’s state toward the desired final state within this region. In addition, a fuzzy supervisor is utilized to adjust a control parameter for preserving the state of the quantum system inside the defined region. Simulation results, obtained by applying the proposed method to a sample third-order quantum system in presence of bounded uncertainties show the applicability and effectiveness of the method for controlling the quantum systems.

کلیدواژه‌ها English

Quantum systems
Fuzzy controller
Improved adaptive neuro fuzzy inference systems
Imperialist Competitive Algorithm