توصيفگر ها :
سيستم كنترل شبكهاي , سيستم كليدزن , روش پيشبين , تأخير زماني , اتلاف داده
چكيده فارسي :
چكيده
سيستمهاي كنترل شبكهاي در سالهاي اخير به دليل كاربردهاي فراوان در عرصههاي مختلف، مورد توجه زيادي قرار گرفتهاند. در سيستمهاي كنترل شبكهاي، تأخير زماني و اتلاف داده دو عامل منفي است كه مي-تواند باعث كاهش عملكرد و يا حتي ناپايداري سيستم شود. كنترل پيشبين يكي از روشهاي موثر در جبرانسازي و كاهش اثر تأخير زماني و اتلاف داده در سيستمهاي كنترل شبكهاي است.
در روش كنترل پيشبين ارائه شده، دادههاي كنترلي تا زمان مطلوب كه پوشش دهنده تأخير زماني و همچنين اتلاف داده تصادفي در شبكه است، پيشبيني شده و تخمين متغيرهاي حالت با استفاده از مشاهدهگر فيلتر كالمن انجام ميشود. پس از پيشبيني و انجام محاسبات كنترلي، با ارسال يك بسته حاوي دادههاي كنترلي پيشبيني شده به عملگر و انتخاب داده كنترلي مناسب، ميتوان به عملكرد مطلوب كنترلي سيستم دست يافت. در اين پژوهش سيستم كنترل شبكهاي را به عنوان يك سيستم كليدزن با سيگنال كليدزني دلخواه در نظر گرفته و بر اساس تئوري سيستمهاي كليدزن، معياري براي بررسي پايداري سيستم حلقهبسته همراه با تأخير زماني و اتلاف داده ارائه شده است. تأخير زماني و اتلاف داده به عنوان پارامترهاي كليدزني انتخاب شده و بر اين اساس زير مجموعهاي از سيستمهاي ديناميكي در فضاي حالت گسسته ايجاد شده است. در اين پژوهش، با ارائه تابعي
لياپانوف مشترك براي كليه زيرمجموعهها و حل نامساويهاي ماتريسي، پايداري سيستم كنترل شبكهاي مورد بررسي قرار گرفته است.
با استفاده از تئوري كنترل پيشبين ارائه شده و استفاده از كنترلكننده فيدبك حالت، اثرات تأخير و اتلاف داده موجود در شبكه به خوبي جبران شده و عملكرد مطلوب كنترلي حاصل شده است. در روش پيشبين با كنترلكننده فيدبك حالت، نتايج حاصل از شبيهسازي با نرم افزار متلب بيانگر حساسيت بيشتر سيستم كنترل در مواجهه با تأخير در مسير پيشخور نسبت به تأخير در مسير پسخور است. در ادامه، روشي كنترلي متفاوتي با در نظر گرفتن ديناميك كنترلكننده استفاده شده و در اين روش نيز اثرات تأخير و اتلاف داده شبكه جبران شده و در پي آن عملكرد مطلوب كنترلي به دست آمده است. همچنين مقايسههاي انجام شده نشان دهنده برتري روش كنترل پيشبين نسبت به كنترل بدون پيشبين در سيستمهاي كنترل شبكهاي است.
چكيده انگليسي :
ABSTRACT
In recent years, networked control systems have been attracted a lot of attention due to their many applications in various fields. In networked control systems, time delay and data dropout are two negative factors that can reduce system performance or even cause instability. Predictive control is one of the effective methods for compensating the effect of time delay and data dropout in networked control systems.
In the proposed predictive control method, the control data is predicted as long as it covers network time delay and data dropout, and the estimation of system state variables is obtained using the Kalman filter observer. After performing control calculations, by sending a packet containing the predicted control data to the operator and selecting the appropriate control data, the desired control performance can be achieved. In this research, the networked control system is considered as a switched system with arbitrary switching signals and based on the theory of switching systems, a criterion for evaluating the stability of the closed-loop system with time delay and data dropout is presented. Time delay and data dropout are selected as switching parameters and a subset of dynamic systems in discrete state space is created. In this study, by presenting a common Lyapunov function for all subsets and solving matrix inequalities, the stability of the networked control system is investigated.
By using the proposed predictive control method with a state feedback controller, the effects of network time delay and data dropout are well compensated and the desired control performance is achieved. In the proposed predictive method with state feedback controller, the results of the simulation with MATLAB software indicate that the control system is more sensitive facing time delay and data dropout in the forward channel than the feedback channel. Then, a different predictive control method is used by considering the controller dynamics, and in this method, the effects of time delay and data dropout are compensated and the desired control performance is obtained. Also, the comparisons show the superiority of the predictive control method over the non-predictive control method in networked control systems.