۲۶ نتیجه برای کنترل بهینه
دوره ۱۰، شماره ۲ - ( ۴- )
چکیده
تجمیع توان دو موتور الکتریکی با توان متفاوت از طریق تزویج مکانیکی محور آنها در تجهیزاتی که سرعت و توان بار آنها متغیر بوده و کارایی دارای اهمیت است کاربرد دارد. استفاده از این روش در سیستم محرک زیردریایی باعث کاهش مصرف انرژی و لذا افزایش برد زیردریایی می‌شود. این صرفه‌جویی در سرعت‌هایزیاد، اندک است و در سرعت‌های کم، بیشتر بوده و تا ۴۰% می‌رسد. به‌کارگیری این روش در محورهای آبگیری و خشک‌کن در خطوط کاغذ‌سازی، انرژی زیادی را صرفه‌جویی می‌کند. اما استفاده از قابلیت‌های این روش به کنترل‌کننده‌های پیچیده‌ای برای تنظیم و تطبیق همزمان دو موتور تزویج شده با توان متفاوت نیاز دارد. هدف اصلی کنترل‌کننده‌ها، تنظیم سرعت دلخواه برای محور بار و تقسیم توان بار بین دو موتور تزویج شده است. کنترل‌کننده‌های قبلی، توان بار را به‌صورت غیر‌بهینه بین دو موتور تقسیم می‌کنند. در این مقاله کنترل‌کننده جدیدی ارائه می‌شود که ضمن تحقق اهداف یاد شده، میتواند توان بار را در تمامی سرعتها به‌صورت بهینه بین دو موتور تقسیم کند. راهکار این مقاله کارایی مجموعه را برای تمامی سرعتها افزایش می‌دهد و باعث افزایش برد زیردریایی یا صرفه جویی در انرژی در صنایع کاغذ‌سازی و موارد مشابه می‌شود. نتایج شبیه‌سازی، امتیاز کنترل‌کننده‌جدید را نسبت به انواع پیشین مشخص می‌کند و در یک نمونه، کارایی علاوه بر افزایش قبلی، تا ۱۳% نیز افزایش مجدد داشته است.
محرم حبیب نژاد کورایم، مصطفی ناظمی زاده، حسین غفارپور،
دوره ۱۲، شماره ۲ - ( ۴-۱۳۹۱ )
چکیده
در محیط¬های کاری و صنعتی از ربات¬های متحرک چرخ¬دار به علت فضای کاری وسیعی آن استفاده فراوانی می¬شود. از طرفی به منظور افزایش کارایی و بازده ربات¬های متحرک، طراحی مسیر حرکت آن از اهمیت ویژه¬ای برخوردار بوده و مورد توجه بسیاری از دانشمندان علم رباتیک می-باشد. در این مقاله به طراحی مسیر بهینه ربات متحرک چرخ¬دار با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی غیرخطی و قیود غیرهولونومیک آن پرداخته می¬شود. مسئله طراحی مسیر بهینه ربات متحرک به عنوان یک مسئله کنترل بهینه فرمولاسیون شده و با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه، شرایط بهینگی مسیر به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل غیرخطی استخراج می¬شود. سپس معادلات بهینگی استخراج شده به کمک روش¬های عددی حل شده و شبیه¬سازی¬های متنوعی برای مسیر بهینه ربات انجام می¬شود. در ادامه به منظور بررسی صحت نتایج تئوری، آنالیزهای تجربی متعددی با استفاده از ربات متحرک آزمایشگاهی اسکات انجام پذیرفته و با نتایج شبیه¬سازی مقایسه می¬شود. تحلیل نتایج تجربی، نشان¬دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی در کاربردهای عملی طراحی مسیر بهینه ربات متحرک را می¬باشد.
همایون امداد، علیرضا مستوفی زاده، سید ابوالفضل موسوی نیا،
دوره ۱۳، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۲ )
چکیده
در این مقاله، رویکرد کنترل بهینه برای کنترل فعال دنباله تشکیل شده در پشت سیلندر مربعی شکل در رژیم جریان آرام (Re=۲۰۰) مورد مطالعه قرار گرفته است. هنگامی که معادلات ناویر- استوکس به عنوان معادلات حالت مورد استفاده قرار می¬گیرند، گسسته¬سازی معادلات کنترل بهینه منجر به یک مسئله با اندازه بزرگ می¬شود که از لحاظ محاسباتی خیلی سنگین می-باشد. در طی فرآیند کنترل بهینه به منظور کاهش تعداد متغیرهای حالت از مدل رتبه کاسته بر مبنای مدهای POD به عنوان معادلات حالت استفاده شده است. برای به دست آوردن معادلاتی که برای کنترل مناسب هستند، با معرفی یک تابع کنترل به مدل رتبه کاسته و معرفی یک ورودی کنترل جدید، این معادلات اصلاح شده¬اند و با به کارگیری روش شبه خطی سازی که از روش¬های عددی برای حل معادلات کنترل بهینه است، خط مسیر بهینه برای ورودی کنترل به دست آمده است. تحریک جریان، از طریق دمش و مکش سیال صورت می¬گیرد. نتایج به دست آمده در قسمت نتایج مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
دوره ۱۴، شماره ۵ - ( ۶-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله استراتژی کنترل بهینه ساختمانهای مجهز به میراگر MR با استفاده از شبکه عصبی فازی ANFIS ارائه گشته است. ابتدا یک تابعک هدف (J) پیشنهاد گشته و از معادلات دینامیکی سازه به همراه میراگر MR به عنوان قیود آن استفاده گردیده است. با حداقل کردن این تابعک هدف، تاریخچه زمانی بهینه ولتاژهای اعمالی به میراگرها بدست آورده شده است. از این ولتاژها و پاسخهای سازه¬ای متناظر، برای آموزش ANFIS استفاده شده است. با به کار گیری ANFIS می¬توان به سرعت و به دقت ولتاژهای بهینه¬ی میراگرها را در حین وقوع زلزله واقعی تعیین نمود. برای نمونه، یک قاب برشی ۱۵ طبقه توسط ANFIS کنترل شده است. نتایج حاصل، کاهش مناسبی را در حداکثر و میانگین زمانی دریفت نسبی طبقات و برش پایه نسبت به حالت کنترل نشده و کاهش قابل توجهی را در حداکثر و میانگین زمانی شتاب مطلق طبقات نسبت به حالت کنترل شده به صورت غیر فعال نشان می¬دهد.
محرم حبیب نژاد کورایم، علی محمد شافعی، نسیبه کرمی، سعید رفیعی نکو،
دوره ۱۴، شماره ۱۵ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
این مقاله تحقیق در مورد فرمول کلی و راه حل عددی مساله ظرفیت حمل بار دینامیکی بازوی مکانیکی با عضوهای انعطاف را بیان می‌کند. روش ارائه شده بر اساس مساله کنترل بهینه حلقه باز است. این روش از اصل مینیمم پونتریاگین منتج می‌شود که یک مسأله مقدار مرزی دو نقطه‌ای را به وجود می‌آورد. روش غیرمستقیم برای استخراج شرایط بهینگی استفاده شده است. معادلات دینامیکی حرکت سیستم از فرمولاسیون گیبس-اپل و روش مودهای فرضی بدست آمده است. خصوصیات انعطاف‌پذیری عضو‌ها بر اساس فرض تئوری تیر تیموشنکو و شکل مودهای مرتبط با آن مدل شده است. از آنجایی‌که مدل تیر تیموشنکو از دقت بالاتری نسبت به روش اویلر-برنولی برخوردار است، برای مدلسازی انعطاف‌پذیری در لینک‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. هدف اصلی این پژوهش محاسبه حداکثر بار مجاز یک بازوی مکانیکی با عضوهای انعطاف پذیر است، بطوری که یک مسیر بهینه ایجاد شود. در نهایت مقایسه نتایج شبیه‌سازی از مدل ارائه شده و نتایج بدست آمده از بستر آزمایشگاهی برای یک بازوی دو درجه آزادی انعطاف‌پذیر به منظور بررسی روش ارائه شده انجام شده است. کارایی روش پیشنهادی با انجام برخی مطالعات شبیه‌سازی بر روی بازوی انعطاف‌پذیر دانشگاه علم و صنعت نشان داده شده است. مقایسه داده‌های استخراجی شبیه‌سازی و تجربی، اعتبار ادعای قابلیت کنترل در مسیر نقطه به نقطه با روش ارائه شده و قابلیت آن را برای محاسبه ظرفیت حمل بار دینامیکی تأیید می‌کند.
محمد نوابی، حمیدرضا میرزایی،
دوره ۱۵، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۴ )
چکیده
این مقاله به مدلسازی و کنترل خطی و غیرخطی پرواز مسیکوپتر می‌پردازد. ابتدا مدل غیرخطی چندورودی-چندخروجی پرنده با در نظر گرفتن دینامیک عملگرها و اثرات ژایروسکوپیک پره و بدنه استخراج شده و سپس از سه روش کنترلی خطی برای رسیدن به پاسخهای سریع با مشخصات عملکردی مناسب استفاده می‌شود و از نظر تلاش کنترلی تولیدی برای این وسیله پرنده مقایسه می‌شوند. کنترل بهینه با توجه به ملاحظات مصرف انرژی نسبت به سایر روش های کنترلی مناسب تر می باشد. مسیکوپترها همواره تحت تاثیر عدم قطعیت‌ها قرار می‌گیرند و روش‌های کنترلی کلاسیک برای مقابله با این نامعینی‌ها و پایدارسازی دینامیک ذاتاً ناپایدار پرنده ضعیف می‌باشند. برای جبران عدم قطعیت‌های پارامتری موجود در دینامیک مسیکوپتر از سه روش کنترلی غیرخطی تطبیقی مدل مرجع برای سه حالت متفاوت مبتنی بر معادلات خطی تک‌ورودی-تک‌خروجی و معادلات خطی چندورودی-چندخروجی و معادلات غیرخطی چندورودی-چندخروجی استفاده می‌شود. روش‌های کنترلی تطبیقی با داشتن مکانیزم‌های تخمین سبب ارتقاء عملکرد سیستم در طول پرواز در شرایط مختلف و پایدارسازی وضعیت و کنترل حالتهای سیستم می‌شوند. پایداری توسط معیار پایدرای لیاپانوف به اثبات رسیده است. نتایج شبیه‌سازی مبین موفقیت‌آمیز بودن روش کنترلی تطبیقی برای جبران عدم قطعیت‌های پارامتری و همگرایی مجانبی خطای تعقیب می‌باشد.
حمید گازرپور، محمدعلی امیری آتشگاه،
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
در این پژوهش، شبیه‌سازی و کنترل بهینه سامانه تدر الکترودینامیک به عنوان یک سامانه نیروی محرکه‌ی فضایی جدید و ارزان بررسی شده است. این سامانه بدون نیاز به سوخت با استفاده از برهمکنش جریان الکتریکی درون تدر با میدان مغناطیسی زمین، شتاب مورد نیاز برای انجام مانورهای مداری را میتواند تامین کند. به همین دلیل تدر الکترودینامیک گزینه‌ی بسیار مناسبی جهت انجام ماموریت‌های پاکسازی فضا از زباله‌های فضایی است. در این راستا، ابتدا دینامیک سامانه تدر و میدان مغناطیسی زمین در نرم‌افزار سیمولینک متلب شبیه‌سازی شده و تغییرات عناصر مداری کلاسیک و امکان‌سنجی انجام مانورهای مداری مورد بررسی واقع شده است. همچنین به بررسی حرکت نسبی و ملاقات به وسیله تدر، دستگاه مختصات مناسب، شرایط مسئله و روش حل پرداخته شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد این سامانه جهت انجام انواع مانورهای مداری در صفحه و خارج از صفحه با بازه زمانی بزرگ در مدارهای کم ارتفاع زمین قابل استفاده است. مسئله ملاقات دو بعدی با زباله فضایی نیز با استفاده از روش مرتب‌سازی مستقیم در نرم‌افزار متلب و توسعه یک برنامه حل‌کننده متناسب با مسئله موجود و رفع محدودیت‌های آن، حل شده و کنترل بهینه جهت انجام ماموریت ملاقات در زمان کمینه به دست آمده و مسیر بهینه مشخص شده است.
حامی تورجی زاده، سعید زارع،
دوره ۱۵، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، ضمن تحلیل دینامیک ارتعاشات شیمی (تاب خوردن) ارابه فرود دماغه هواپیما و بررسی پایداری آن، برای میراسازی این ارتعاشات کنترل‌گر بهینه فعال، براساس مدل خطی سیستم طراحی شده و بر روی مدل غیرخطی(واقعی) اعمال شده است. ارتعاشات شیمی در واقع به ارتعاشات جانبی و پیچشی چرخ گفته می‌شود که به صورت خود‌برانگیخته بوده و در سرعت‌های بالا باعث ناپایداری سیستم می‌شوند. بنابراین در ارابه‌ی فرود هواپیما به دلیل سرعت بالای هواپیما در مراحل فرود و برخاست، بسیار تأثیرگذار هستند و باعث صدمه رسیدن به خود ارابه فرود، بدنه هواپیما و مسافران می‌شوند. بنابراین کنترل این ارتعاشات از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش با استفاده از دینامیک غیرخطی حاکم بر سیستم ارابه فرود دماغه هواپیما، معادلات ارتعاشات شیمی خطی‌سازی و سپس معادلات فضای حالت سیستم استخراج شده است. براساس مدل خطی سیستم، پایداری، کنترل‌پذیری و رؤیت‌پذیری بررسی شده است، و برای کنترل (میراسازی) بهینه این ارتعاشات نیز از مدل کنترلی تنظیم‌کننده خطی درجه‌دوم استفاده شده است. برای تخمین حالت‌هایی از سیستم که بوسیله حسگرها قابل اندازه‌گیری نیستند، با برقراری اصل جداسازی، رؤیت‌گر طراحی شده است. برای صحت‌‌سنجی و بررسی عملکرد کنترل‌گر طراحی شده، پاسخهای ارتعاشی سیستم در حالت کنترل حلقه باز، با روش‌های کنترل حلقه‌بسته، در نرم افزار متلب شبیه‌سازی و با هم مقایسه شده، که در تمام روش‌های کنترلی بهبود عملکرد در مقایسه با سیستم کنترلی حلقه‌باز مشاهده می‌شود. در نهایت نیز کنترل دیجیتال سیستم و اثر نرخ نمونه-برداری در نزدیک شدن پاسخ سیستم گسسته به سیستم پیوسته، بررسی و شبیه‌سازی شد.
سعید علیقلی زاده، محمد علی حامد، رضا حسن نژاد قدیم،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
مواد پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر در کنترل ارتعاش سازه‌ها به کار می‌روند. هندسه و مکان عملگرها و حسگرهای پیزوالکتریک تاثیر بسیار زیادی بر انرژی مصرفی و عملکرد سیستم کنترلی دارد، بنابراین در این تحقیق با تعریف تابع هزینه مناسب به بهینه‌سازی طول و مکان عملگر پیزوالکتریک برای کاهش مطلوب ارتعاشات تیر یکسرگیردار با انرژی کنترلی مناسب پرداخته می‌شود. تابع هزینه، تابع درجه دوم برحسب جابجایی و نیروی کنترلی درنظر گرفته شده‌است. مدلسازی سیستم بر پایه تئوری تیر اویلر برنولی انجام گرفته و از اصل هامیلتون برای بدست آوردن معادلات حرکت استفاده شده‌است. در این روش، ولتاژ کنترلی لایه عملگر در معادلات شرایط مرزی سیستم ظاهر می شود که مسئله را تبدیل به مسئله مقدار ویژه با شرایط مرزی متغیر با زمان می‌کند. با تعریف توابع جابجایی خاص و همگن‌سازی شرایط مرزی ولتاژ کنترلی عملگر به صورت نیروی تحریک خارجی در معادلات حرکت سیستم ظاهر می‌گردد. کنترل‌کننده‌های بهینه رگلاتور خطی مرتبه دو و خطی مرتبه دو گاوسی در کنترل سیستم ارتعاشی مورد بررسی قرار‌گرفته‌اند و برای تخمین متغیرهای حالت در روش خطی مرتبه دو گاوسی از تئوری فیلتر کالمن استفاده شده‌است. در شبیه‌سازی عددی با بررسی عملکرد وصله‌های بهینه‌شده با طول‌های محدود و نامحدود در مقایسه با عملکرد وصله کامل، نقش موثر تابع هدف و بهینه‌سازی در کاهش ولتاژ کنترلی اعمالی نشان داده شده‌است.
حمید مهدیقلی، مرتضی عزیزی ینگجه، محمد سعید سیف،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
تنظیم درست زاویه تریم شناور پلنینگ در فاز شتابگیری برای عبور آسان از قله مقاومت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. افزون بر آن، در موارد خاصی مانند شناورهای مسابقه ای یا برخی کاربردهای نظامی، هدف رسیدن به سرعت نهایی در حداقل زمان ممکن است. این مقاله ضمن معرفی کاربرد جدیدی برای تئوری کنترل بهینه در حوزه کنترل شناورهای پلنینگ سعی دارد به این پرسش پاسخ دهد که در طول شتابگیری شناور پلنینگ زاویه اعمال شده به سیستم رانش یا یک المان کنترلی همچون تریم تب چگونه باید تغییر یابند تا زمان رسیدن به یک سرعت مشخص کمینه شود. برای پاسخ به این پرسش نیازمند یک مدل دینامیکی از شناور برای فاز شتابگیری آن هستیم. در این تحقیق چنین مدلی بر اساس روش های تئوری و تجربی موجود برای محاسبه نیروهای هیدرودینامیکی و آیرودینامیکی، سیستم رانش و المان کنترلی بر بدنه ارائه می شود. کل مجموعه سیستم رانش شامل موتور، سیستم درایو و پروانه به نحو ساده شده ای مدل شده اند. در ادامه، مسئله کنترل بهینه معرفی و نحوه حل آن توضیح داده شده است. در نهایت نتایج حل مسئله برای یک شناور پلنینگ تک بدنه و یک کاتاماران مسابقه ای ارائه شده اند.
محمد نوابی، مهدی رضا اخلومدی،
دوره ۱۵، شماره ۱۲ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
مساله‌ی ملاقات و اتصال مداری یکی از چالش برانگیزترین مسائل هوافضایی است. موقعیت و وضعیت فضاپمایی که قصد ملاقات با هدفی را دارد با معادلات غیرخطی حرکت نسبی سنجیده می‌شود. این فضاپیما باید به نوعی کنترل شود تا ملاقاتی امن و پایدار با رعایت ملزومات و قیود مساله صورت پذیرد. در این مقاله برای مدار دایروی دینامیک ملاقات به فرم مرتبه دوم معادلات حرکت نسبی غیرخطی کلوهسی-ویلتشایر و برای مدار بیضوی معادلات شونر-همپل متغیر با زمان لحاظ شده است. تابع هزینه کنترل بهینه طوری در نظر گرفته شده است که علاوه بر بهینگی مصرف سوخت، حالتهای همواری استخراج شود. کنترل بهینه غیر خطی برای این مساله با استفاده از معادله ریکاتی وابسته به حالت بر اساس روش تحلیلی مقادیر ویژه ماتریس همیلتونین استخراج شده و نتایج با تنظیم کننده مربعی خطی مقایسه شده است. مقاومت، پایداری و همواری جواب‌ها در حضور عدم قطعیت‌های وارد به سیستم نشان داده شده وکارآمدتر بودن کنترل کننده غیرخطی نسبت به روش‌های موجود مشاهده شده است. به علاوه کنترل بهینه برای ملاقات با هدف در مدار بیضوی به صورت مستقل حل و تحلیل شده است. نتایج و مسیرهای بهینه با استفاده از انتقالی مناسب در دستگاه اینرسی بیان شده اند تا بتواند مورد استفاده در اهداف هدایتی و ناوبری قرار گیرد.
محمد نوابی، پرستو روزگرد،
دوره ۱۵، شماره ۱۲ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
آسیب‌دیدگی عملگرهای کنترلی از عمده دلایل از دست رفتن کنترل هواپیما حین پرواز است. دینامیک هواپیما به شدت تحت تأثیر خطا و شکست اجزای سیستم کنترل پرواز قرار گرفته و در صورت عدم صدور فرمان کنترل اصلاحی توسط کنترلر تحمل خطا، پیامدهای نامطلوبی همچون ناپایداری و کاهش عملکرد سیستم را در پی داشته و سوانح هوایی مرگباری به وقوع خواهد پیوست. این مقاله شامل ارائه یک تکنیک کنترلی تحمل خطا مبتنی بر روش کنترل بهینه غیرخطی با استفاده از معادله‌ی ریکاتی وابسته به حالت است. دو سناریوی خطا و شکست شامل کاهش کارایی الویتور و از مهار خارج شدن ایلرون یک هواپیمای تجاری بزرگ مورد بررسی قرار گرفته و عملکرد روش بهینه غیرخطی در مقایسه با کنترل بهینه خطی ارزیابی می‌شود. برای نخستین بار است که این تکنیک به عنوان روش کنترلی تحمل خطای پرواز در سطح تحقیقات داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتایج شبیه‌سازی‌ها، اثربخشی رویکرد غیرخطی پیشنهادی را در بازیابی پایداری و حفظ مسیر پروازی به اثبات می‌رساند.
امین نیکوبین، امیر کمال،
دوره ۱۶، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۵ )
چکیده
مساله طراحی مسیر زمان بهینه برای مکانیزم‌های حلقه بسته تاکنون به روش غیر مستقیم حل نشده است. در این مقاله این مساله برای یک مکانیزم چهار لینکی در نظر گرفته می‌شود و حل آن بر اساس حل غیر مستقیم مساله کنترل بهینه ارائه می‌گردد. به این منظور با استفاده از معادلات قیدی هولونومیک سیستم، مختصات‌های اضافی حذف می‌شود و معادلات دینامیکی مکانیزم بر حسب تنها یک مختصات تعمیم یافته استخراج می‌گردد. سپس با استفاده از اصل مینیمم پونتریاگن شرایط لازم بهینگی با توجه به محدودیت گشتاور اعمالی موتور بدست می‌آید. معادلات بدست آمده یک مساله مقدار مرزی را تشکیل می‌دهند، که با حل این معادلات می‌توان به جواب بهینه دست یافت. با روش غیر مستقیم برخلاف روش‌های مستقیم که یک حل تقریبی نتیجه می‌دهند، می‌توان یک حل دقیق بدست آورد. اما مشکل اصلی در روش غیر مستقیم، حساس بودن حل به حدس اولیه می‌باشد. این مشکل برای مساله زمان بهینه که جواب نهایی شدیدا غیر خطی و به صورت بنگ بنگ می‌باشد، بسیار حاد‌تر می‌شود. برای رفع این مشکل الگوریتمی پیشنهاد شده است که مساله زمان بهینه را می‌توان با هر دقت خواسته شده‌ای محاسبه نمود و مساله تنها با یک حدس اولیه ساده صفر در شروع الگوریتم قابل حل است. از آنجا که در مسیر زمان بهینه تغییر ناگهانی کنترل رخ می‌دهد، مقدار جرک بسیار افزایش می‌یابد. برای رفع این مشکل الگوریتم دیگری جهت محاسبه زمان کمینه با جرک محدود، ارائه شده است. در نهایت، شبیه‌سازی‌های انجام گرفته کارایی روش پیشنهادی در محاسبه مسیر زمان بهینه را نشان می‌دهد.
مهران نصرت الهی، مصطفی ذاکری، علیرضا نوین زاده،
دوره ۱۶، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۵ )
چکیده
هدف از این مقاله پیاده سازی طراحی مفهومی بلوک انتقال مداری طبق مدل فرآیند طراحی بهینه سازی چند گامی ترتیبی، به جهت انجام مانور مشخص با کمترین وزن و درحالت واقعی است. در این روش دو حلقه بهینه سازی و طراحی مطرح می گردد که با یکدیگر در فرآیند آنالیز جرمی مرتبط هستند و کلیه خروجی های موجود در حلقه داخلی به عنوان ورودی حلقه خارجی مورد استفاده قرار می گیرد. در حلقه داخلی و برای قراردادن بلوک انتقال مداری در مدار مقصد با توجه به دو عامل قابل کنترل که شامل زاویه بردار تراست و اندازه تراست است از الگوریتم های کنترل بهینه برای بهینه سازی تابع هدف استفاده می شود. در حلقه خارجی، طراحی زیربخش ها به صورت مجزا و در ارتباط با یکدیگر طبق ماتریس طراحی و با استفاده از ورودی های حاصل از حلقه داخلی انجام می شود. همگرایی طراحی در قسمت آنالیز جرمی صورت می پذیرد. نوآوری این مقاله پیاده سازی طراحی طبق این مدل می باشد که برای بلوک انتقال مداری به صورت کاملا سیستمی و ارائه یک روش سیستم پایه با حضور مشترک انسان و ماشین (طراحی مشارکتی یا ترتیبی چندگامی) است، که علاوه بر سطح سیستم در سطح زیرسیستم نیز مانند بهینه سازی مداری و الگوریتم های زیربخش ها به بررسی پرداخته است. نتایج حاصل از طراحی، براساس نتایج حاصل از پردازش آماری داده های واقعی صحه گذاری شده است.
سیدحسام سجادی، سیدحمید جلالی نائینی،
دوره ۱۶، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله، حل تحلیلی و صریح استراتژی خط‌دید بهینه برای سیستم‌‌های هدایت و کنترل یکپارچه بدون در نظر گرفتن اشباع زاویه بالک استخراج شده‌است. دینامیک وسیله پروازی بصورت یک تابع تبدیل مرتبه دوم ناکمینه‌فاز مدل شده‌است که نمایانگر تخمین پریود کوتاه است. برای حل مسئله کنترل بهینه، دینامیک عملگر ایده‌آل و بدون اشباع زاویه بالک فرض شده اما برای بررسی عملکرد، محدودیت روی زاویه بالک در شبیه‌سازی اعمال شده‌است. معادلات حرکت برای حل بهینه بصورت تک‌بعدی در نظر گرفته شده و زمان و موقعیت نهایی معلوم و ثابت فرض شده‌است. همچنین، معادلات با استفاده از چهار فرم بی‌بعدسازی مختلف استخراج شده‌است که سبب افزایش دید در طراحی و تحلیل عملکرد استراتژی هدایت و کنترل یکپارچه می‌شود. بعلاوه، بهره‌های هدایت برای حل پایای استراتژی مذکور بصورت تحلیلی و صریح استخراج شده‌است. در مجموع، عملکرد «قانون هدایت و کنترل یکپارچه خط‌دید بهینه» از حل پایای آن بهتر بوده ولی بار محاسباتی آن بیشتر است؛ اگرچه برای ریزپردازنده‌های کنونی قابل قبول می‌باشد. بعلاوه در پیاده‌سازی قانون مذکور از برازش منحنی یا جستجو در جدول می‌توان استفاده‌کرد. همچنین مطالعه پارامتری بی‌بعد قانون هدایت و کنترل یکپارچه، بطور نمونه برای ضریب وزنی فاصله از خط‌دید، بهره و فرکانس پریود کوتاه دینامیک وسیله پروازی صورت گرفته‌است. در نهایت، عملکرد هر دو قانون هدایت و کنترل یکپارچه با وجود عدم قطعیت در مدل دینامیک وسیله پروازی بررسی شده‌است.
آرمان موجودی، مهیار نراقی، مجتبی مرادی،
دوره ۱۶، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله روشی برای حل برخط معادله ی همیلتون-ژاکوبی-بلمن به منظور طراحی کنترلر بهینه برای سیستم های غیرخطی زمان پیوسته ارائه شده است. دیدگاه اساسی در این روش استفاده از تجربیات برای تقویت کنترلر می باشد، که با عنوان یادگیری تقویتی معروف است. ابتدا بر اساس ساختار عملگر- ارزیاب و به صورت برخط با استفاده از دو شبکه ی عصبی مجزا، معادله ی همیلتون-ژاکوبی-بلمن به صورت تقریبی حل می شود. شبکه های عملگر و ارزیاب به ترتیب قانون کنترل بهینه و تابع ارزش بهینه را تخمین می زنند. سپس با استفاده از گرادیان نزولی این تخمین ها بهبود می یابند. از آنجاکه مدل کردن و تعیین مواردی چون اصطکاک و میرایی پیچیده و مشکل می باشد، از یک شبکه ی عصبی-مقاوم به منظور تخمین دینامیک داخلی سیستم استفاده شده است. به این ترتیب ساختار نهایی، عملگر- ارزیاب- شناساگر می باشد که با استفاده از آن بدون نیاز به دانستن دینامیک داخلی سیستم، معادله ی همیلتون-ژاکوبی-بلمن حل و کنترلر بهینه طراحی می شود. پایداری روش ارائه شده با استفاده از تابع لیاپانوف اثبات شده است. کارایی روش ارائه شده به صورت عملی برای سیستم خطی موتور DC و با شبیه سازی برای یک سیستم غیرخطی نشان داده شده است. نتایج، عملکرد مناسب روش ارائه شده برای حل معادله ی همیلتون-ژاکوبی-بلمن نشان می دهد.
امیررضا کوثری، سید علی اکبر رضوی، هادی جهانشاهی،
دوره ۱۷، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، مسئله مانور انتقال مداری کمینه زمانی هم‌صفحه با تراست کم با رهیافت کنترل بهینه فازی حل شده است. معادلات دینامیک مسیر برای مدارهای شبه‌دایروی به فرم گوسی از دسته معادلات لاگرانژ بیان می‌شود. با استفاده از تکنیک میانگین‌گیری تحلیلی، فرم مطلوب معادلات دینامیکی مسئله انتقال مداری هم‌صفحه با بزرگی شتاب ثابت حاصل می‌شود. پس از آن با استفاده از روش گسسته‌سازی اولر، تمامی معادلات دینامیکی تفاضلی، تابع عملکرد و قیود پایانه مسیر در یک فرم گسسته بیان می‌شوند. با استفاده از مفهوم تابع عضویت فضای فازی، مسئله کنترل بهینه کلاسیک مبتنی بر تابع عملکرد و قیود پایانه مسیر همراه با عدم قطعیت و نامعینی، تماما به فضای فازی منتقل می‌شوند. سپس با معرفی متغیرهای کمکی تمامی روابط نامساوی به شروط تساوی تغییر می‌یابند. در ادامه به کمک راهکار بلمن-زاده مسئله کنترل بهینه به یک مسئله بهینه-سازی پارامتری تبدیل می‌شود که برای حل آن از روش بهینه‌سازی لاگرانژ استفاده می‌شود. در نهایت دستگاه معادلات جبری غیرخطی حاصل از تشکیل شروط لازم بهینگی با روش برنامه‌ریزی غیرخطی حل می‌شود. صحت سنجی نتایج حاصل از حل عددی بهینه فازی با نتایج تحلیلی دردسترس نشان از کارآمدی راهکار ذکرشده در بهینه سازی یک مسیر انتقال مداری در حضور عدم قطعیت و نامعینی‌ها دارد. اگرچه رویکرد کنترل بهینه فازی در زمره روش‌های حل مستقیم مسائل کنترل بهینه فازی جای می‌گیرد، اما از معایب آنها نظیر نفرین ابعادی و حجم محاسباتی سنگین به دور بوده و با به‌کارگیری رویکرد فازی و تجربیات خبره حل مسئله میتواند ساده‌تر نیز حاصل شود.
دوره ۱۷، شماره ۲ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله الگوریتم اصلاح شده کنترل‌گر بهینه خطی گوسی برای کنترل مؤثرتر پاسخ لرزه‌ای سازه‌های قابی پیشنهاد می‌گردد. بارهای محیطی (نظیر زمین لرزه) در همان لحظۀ محاسبه و اعمال نیروی کنترل بر سازه، قابل اندازه گیری نیستند. از اینرو، این بارها در الگوریتم-های کنترل متداول از جمله تنظیم‌گر درجه دوم خطی و کنترل‌گر بهینه خطی گوسی، لحاظ نمی‌شوند. بنابراین فرمان کنترل‌گر بهینه LQG، صرفاً متناسب با حالت تقریبی سازه در لحظۀ اعمال نیروی کنترل است. در الگوریتم کنترل پیشنهادی، با بهره‌مندی از یک متغیر جدید، شتاب زلزله، در معادلۀ تخمین‌گر فیلتر کالمن و تنظیم‌گر بهینه درنظر گرفته می‌شود. بر اساس روش پیشنهادی، دو نوع استراتژی کنترل ارائه می‌گردد. فرمان کنترلی اول شامل نیروی کنترل، ضریبی از حالت تقریبی سیستم و خروجی سنجش حسگرها، در گام زمانی پیشین، است. این حالت تقریبی سیستم در فرمان کنترل اول توسط الگوریتم فیلتر کالمن متداول و شناخته شده محاسبه می‌گردد. در حالی‌که در استراتژی کنترلی دوم، نخست تخمین‌گر فیلتر کالمن بر اساس معادلات فضای حالت جدید اصلاح شده، و سپس از مقادیر حالت تقریبی سازه بدست آمده از آن، در محاسبۀ فرمان کنترل بهره گرفته می‌شود. تحلیل عددی کنترل فعال سازه هفت طبقه، جهت ارزیابی تأثیر دو کنترل‌گر پیشنهادی در کاهش پاسخ لرزه‌ای سازه تحت زلزله‌های نزدیک و دور از گسل و مقایسه آنها با پاسخ سازه بدون کنترل و با کنترل‌گر متداول LQG، انجام گرفته است.
محمدامین علی اصغرپور، کریم سلحشور،
دوره ۱۷، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۶ )
چکیده
حفاری یکی از فرآیند های مکانیکی بسیار حیاتی در صنعت نفت و گاز است که کنترل پارامترهای عملیاتی آن به منظور افزایش بهره وری و کاهش هزینه های گران قیمت در این فرآیند تنظیم می شود. هدف اصلی در این مقاله، ارائه یک راه کار نوین جهت تنظیم و بهینه سازی نرخ حفاری با بهره گیری از گشتاور موتور گردان در سیستم حفاری می باشد. در این مقاله، پیکر بندی جدیدی بر مبنای کنترل کننده های مقاوم پیش بین برای ردیابی مقادیر کاری مرجع تکه ای-ثابت معرفی می گردد. برای این منظور، یک کنترل کننده پیش بین مقاوم مبتنی بر ایده تیوب مطرح می شود که تیوب های آن بر مبنای مجموعه های قابل دسترس سیستم ارائه شده است. یک سیستم حفاری شامل موتور گردان، لوله های حفاری و مته، به عنوان بستر تست نمونه برای ارزیابی عملکرد این روش کنترلی در نظر گرفته شده است. سیستم حفاری در نظر گرفته شده با استفاده از ساختار مدل بورگین و یانگ، به عنوان یک مدل ریاضی کامل حفاری، بصورت یک سیستم خطی توام با عدم قطعیت های محدود و جمع شونده مدل سازی می شود. مهمترین بخش نوآورانه در این مقاله مربوط به ادغام مساله رگولاتوری با مساله ردیابی است. مزایای روش کنترلی معرفی شده نسبت به رویکردهای کنترلی معمول بر حسب خصوصیات پایداری و مقاوم در سیستم حفاری شبیه سازی شده مورد بررسی قرار داده می شود و برتری نتایج حاصل در شبیه سازی ها نشان داده شده است.
رضا جمیل نیا،
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، مسیرهای بهینه فرود نرم بر روی ماه براساس راهبردهای متفاوت فرود، طراحی میگردند. برای این منظور، مسئله فرود نرم در قالب یک مسئله کنترل بهینه و براساس کمینه کردن مصرف سوخت، تعریف شده و با یک روش مستقیم ترکیبی حل می‌گردد. روش حل استفاده شده در این مقاله، ترکیبی از روش‌های همنشانی مستقیم، برنامه‌ریزی غیرخطی، همواری دیفرانسیلی و منحنیهای بیاسپیلاین می‌باشد. در این روش، با استفاده از همواری دیفرانسیلی، معادلات دینامیکی فرود در کمترین فضای ابعادی ممکن و با حداقل تعداد متغیرهای حالت بیان میگردند. همچنین، متغیرهای حالت با منحنیهای بیاسپیلاین مناسب تقریب زده شده و نقاط کنترل این منحنیها، به عنوان متغیرهای بهینه‌سازی مسئله برنامه‌ریزی غیرخطی در نظر گرفته می‌شوند. با استفاده همزمان از همواری دیفرانسیلی و منحنیهای بیاسپیلاین، تعداد متغیرها و قیود مسئله کنترل بهینه به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و مسئله کنترل بهینه، با سرعت و دقت بالایی حل می‌گردد. در این مقاله، سه راهبرد مختلف برای فرود نرم بر روی ماه بررسی می‌شوند. این راهبردها براساس فرود مستقیم یا غیرمستقیم از مدار استقرار و نیز تفکیک مراحل ترمز افقی و نزول عمودی تعریف میگردند. با توجه به مسیرهای بهینه بدست آمده، می‌توان نتیجه گرفت که با فرود غیرمستقیم از طریق یک مدار واسط، وسیله فضایی میتواند با مصرف سوخت کمینه ای بر روی ماه فرود آید. همچنین، با تفکیک مراحل ترمز افقی و نزول عمودی، می توان مسیر فرود کاربردی تری را بدست آورد.
