مکانیک هوافضا

مکانیک هوافضا

رویکردی نو در کنترل پیش‌بین مقاوم با واردسازی نامعینی‌های مدل در تابع هزینه و بهینه‌سازی در افق محدود

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، گروه کنترل، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه مالک اشتر، تهران،
چکیده
در این مقاله یک روش نوین طراحی سیستم‌های کنترل ارائه شده است. در این روش با تعریف یک تابع هزینه‌ای‌ که علاوه بر خطا و انرژی کنترل، تابع محدوده‌های نامعینی‌ نیز هست، فرمان کنترل با بهینه‌سازی تابع ‌هزینه در افق محدود به‌ دست می‌آید. از ویژگی‌های مهم این روش سادگی در فهم و پیاده‌سازی آن است. با استفاده از رویکرد حل معادلات پیچیده دیفرانسیلی و بهینه‌سازی در افق محدود و تبدیل آن‌ها به معادلات جبری، در سیستم‌های خطی یک حل تحلیلی و بسته برای سیگنال کنترل حاصل می‌شود. همچنین، این روش مزایای تئوری کنترل پیش‌بین را نیز داراست؛ به همین دلیل می‌توان طراحی کنترل و مقاوم‌سازی را بصورت یکپارچه و در یک فرمولاسیون انجام داد. با این راهکار، حجم محاسباتی نسبت به روش‌های کنترل پیش‌بین مقاوم مرسوم کاهش یافته و در عین حال، مقاومت سیستم در برابر تغییرات پارامترها افزایش می‌یابد. این شیوه برای کنترل یک جسم پرنده ناپایدار استاتیکی متغیر با زمان و دارای عدم قطعیت به کار رفته است. نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که روش پیشنهادی، در مقایسه با رویکردهای متداول کنترل مقاوم و کلاسیک از جمله PID، H_∞ و کنترل پیش‌بین تفاضلی، در شرایط نامعین، عملکرد مطلوب‌تر و مقاومت بیشتری ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

A Novel Robust Control Design Incorporating Model Uncertainties into the Cost Function with Finite-Horizon Optimization

نویسندگان English

Mohammad Sadegh Nazari 1
Nemat Allah Ghahremani 2
1 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Control Department, Malek Ashtar University of Technology
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Malek Ashtar University, Tehran,
چکیده English

In this paper, a novel method for designing control systems is presented. This approach defines a cost function that not only considers control error and energy but also incorporates uncertainty bounds. The control command is obtained by optimizing the cost function over a limited horizon. A key feature of this method is its simplicity in understanding and implementation. By solving complex differential equations and optimizing them within a finite horizon, transforming them into algebraic equations, an analytical and closed-form solution for the control signal is achieved in linear systems. Additionally, this method benefits from the principles of predictive control, allowing for the integrated design of control and robustness within a single formulation. This approach reduces the computational burden compared with conventional robust predictive control methods while enhancing the system’s robustness against uncertainties. It has been applied to control a time-varying, unstable static flying object with uncertainties. Simulation results indicate that, under various uncertain conditions, the proposed method demonstrates superior performance and higher robustness compared with well-known robust and classical controllers such as PID, H_∞ and GPC.

کلیدواژه‌ها English

Robust predictive control
Unstable system
Model uncertainty
Autopilot

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 14 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 11 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 29 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 29 شهریور 1405