‏۲‑۲۷

شکل‏۲‑۲: پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابه­ای صفر و بادپایه برابر (m/s)5/0

شکل‏۲‑۳: پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابه­ای صفر و بادپایه برابر (m/s)5/0-

شکل‏۲‑۴: پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابه­ای(m/s2)2 درثانیه اول و بادپایه (m/s)5/0

شکل‏۲‑۵:پاسخ­سیستم­حلقه بازجرثقیل­باشتاب­ارابه­ای(m/s2)2درثانیه­اول­وبادپایه (m/s)5/0-
همان­طوری­که در شکل­های ۲-۲، ۲-۳، ۲-۴ و۲-۵ مشاهده می­ شود پاسخ سیستم حلقه باز در هر دو مقدار باد پایه مثبت و منفی، متغیر حالت اول ( ) ناپایدار شده و برای سایر متغیرها نیز رفتار نوسانی را مشاهده می­کنیم. این پاسخ­ها بیان­گر اینست که کانتینر از صفحه لغزنده جدا شده و به جلو(شکل‏۲‑۲) و به عقب(شکل­های۲-۳، ۲-۴ و۲-۵) پرتاب می­ شود. نکته قابل توجه این­که با داشتن شتاب در حرکت ارابه میزان انحراف صفحه لغزنده نیز افزایش می­یابد؛ و در واقع می­توان نتیجه گرفت کنترل کانتینر در این حالت به مراتب دشوارتر از حالتی است که ارابه شتابی ندارد. البته این مسئله از اول هم بدیهی بود و تلاش طراحان کنترل­ کننده بر امکان افزایش شتاب ارابه می­باشد. با این کار سرعت حمل و نقل در بنادر بالا می­رود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

جمع­بندی
در این فصل پس از اینکه یک مدل­سازی غیرخطی برای جرثقیل­های حامل کانتینر بر اساس مکانیزم پیشنهادی [۱۴]و همچنین اغتشاش باد معرفی شد، در حالتهایی که ارابه فاقد شتاب و همچنین شتاب (m/s2)2 در ثانیه اول خود داشت با اعمال اغتشاش باد پاسخ سیستم بسیار نامطلوب بود، به گونه ­ای که رفتار یکی از حالت­ها بسیار ناپایدار شد، که این پاسخ نامطلوب با وجود شتاب ارابه تشدید می­گردید، همچنین رفتار سایر حالتها نیز ناپایدار می­شد. همان­طور که انتظار می­رفت، با توجه به نتایج به­دست آمده از رفتار سیستم وجود یک کنترل­ کننده برای عملکرد صحیح سیستم اجتناب ناپذیر می­باشد. در فصل­های آینده نحوه طراحی و عملکرد این کنترل­ کننده را بررسی می­نمایم.
فصل سوم: کاهش و تضعیف اثر اغتشاش توسط کنترل­ کننده­ SDRE
مقدمه
در طول دهه­های ۵۰ و ۶۰ میلادی، کاربردهای مهندسی هوا و فضا، به منظور این­که یک تابع معینی را کمینه بکنند، به­ طور وسیعی به تشویق دانشمندان برای توسعه کنترل بهینه پرداختند. نتیجه حاصل از این کاربردهای بسیار مفید، به طراحی تنظیم­کننده[۵۳]­ها (که در آن یک حالت پایداری باید حفظ بشود.) و استراتژی کنترل ردیاب[۵۴] (که در آن یک مسیر[۵۵] از پیش تعیین­شده را باید تعقیب بکنند.) منجر شد. مساله­ی مسیر بهینه­ پرواز برای فضاپیماها، در میان این کاربردها، قرار دارد. به طور خاص نظریه­[۵۶]ی کنترل بهینه خطی، به شکل کاملاً گسترده­ای مورد استناد و کاربرد قرار گرفته است. کارخانه[۵۷] تحت کنترل، در این نظریه خطی فرض شده است. هم­چنین پس­خورد در آن، با توجه به ورودی آن، به صورت خطی محدود شده است. اگر چه در سال­های اخیر، به دلیل در دسترس بودن ریزپردازنده­های[۵۸] با توان مصرفی پایین قدرتمند، به پیشرفتهای قابل ملاحظه­ای در نظریه و کاربردهای کنترل غیرخطی رسیده­ایم.
امروزه در دوره­ رقابتی، تغییر سریع در تکنولوژی و اکتشافات فضایی، به دقتی بالا درهزینه­های کنترل سیستم­های غیرخطی نیاز است. این مساله باعث سرعت بخشیدن به توسعه سریع کنترل غیرخطی، به منظور کاربردهای بوجود آمده برای به مبارزه طلبیدن مسایل پیچیده­ دینامیکی موجود در جهان، شده است. این کاربردها، به طور خاص، اهمیت کاربری بالایی در هوا فضا، زیردریایی­ها و صنایع دفاعی دارند. اگرچه، با وجود پیشرفت­های اخیر بسیاری از مسایل حل نشده باقی مانده­اند، تا حدی که اغلب متخصصین از ناکارآمدی نظریه­ های کنونی به تنگ آمده­اند. به طور مثال اغلب روش­های توسعه یافته دارای کابردهای محدودی، به دلیل شرایط سختی که به سیستم تحمیل می­شوند، می­باشند. علاوه بر این، اگر چه بسیاری از روشها از دید نظری توسعه قابل قبولی داشته اند؛ ولی کمبود یک استراتژی منحصر به فرد، که علاوه بر پایداری[۵۹] قادر به رسیدن به کارآیی و مقاوم بودن راضی­کننده ­ای در سیستمهای گوناگون غیرخطی باشد، احساس می­ شود. طراحان سیستم­های کنترلی به تلاش برای رسیدن به الگوریتم­های کنترلی روشمند[۶۰]، ساده و بهینه­کننده­ کارآیی(به منظور تدارک یک تعادل[۶۱] بین تلاش کنترلی و خطای حالات) ادامه می­ دهند.
معادله­ ریکاتی وابسته به حالت (SDRE) در جامعه­ کنترل، یک استراتژی مشهور است که در دهه­ اخیر بسیار مقبول واقع شده است. این استراتژی یک الگوریتم بسیار کار آمدی را برای ترکیب کنترل کنندههای با پس­خورد غیرخطی به وجود آورده است. در این روش شرایط غیرخطی را در حالت سیستم، به صورت یک ماتریس سیستم وابسته به حالت وارد می­کنیم. در عمل این ماتریس وابسته به حالت، انعطاف­پذیری طراحی ما را بالا می­برد. این روش را ابتدا پیرسون[۶۲] در سال ۱۹۶۲ ارائه داد. سپس ورنلی و کوک[۶۳] آن را در سال ۱۹۷۵ توسعه دادند. در سال ۱۹۸۸ مراکک و کلوتیر[۶۴] آن را به صورت مستقل مورد بررسی قرار­ دادند. لازم به ذکر است که فریدلند[۶۵] نیز در سال ۱۹۹۶، به آن اشارهای غیر مستقیم نمود [۲۰].
این روش در بسیاری از کاربردها بکار گرفته شده است. از جمله­ این کاربردها میتوان به کنترل موتور همزمان [۲۱]، کنترل موقعیت و ارتفاع فضاپیما [۲۲]، پایدارسازی پاندول معکوس [۲۳] ومدیریت دارو در درمان سرطان [۲۴] اشاره نمود.
به روش شامل فاکتور گرفتن از بردار حالت پارامتری کردن می­گویند. ماتریس ضریب حالت در این روش، وابسته به همان بردار حالت می­باشد. در نتیجه سیستم غیرخطی ما، تبدیل به یک ساختار خطی غیریکتا خواهد شد. ماتریس حالت این ساختار جدید را، ماتریس ضریب وابسته به حالت[۶۶] می­نامند. همانند کنترل بهینه­ خطی، باید یک تابعی[۶۷] غیرخطی درجه­ دو را بهینه نمود. سپس معادله­ ریکاتی­ای خواهیم داشت، که با توجه به ماتریسهای وابسته به حالت درون آن، وابسته به حالت خواهد بود. ضرایب این معادله با تغییر نقاط معادله­ حالت، تغییر خواهند نمود. با حل این معادله، به یک پاسخ زیر بهینه[۶۸] خواهیم رسید. عدم یکتایی پارامتری کردن، درجات آزادی بیشتری را ایجاد میکند. می­توان از این افزایش درجات آزادی، برای افزایش کارآیی کنترل­ کننده استفاده نمود.
نکته قابل ذکر در شرایط غیرخطی، غیرخطی بودن ورودی کنترل­ کننده می­باشد. مشکل این نوع از غیرخطی بودن این است که منجر به پیچیدگی در محاسبات عددی، به منظور پیاده­سازی کنترل­ کننده می­ شود. به همین دلیل در بیشتر روش­هایی که برای حل معادله [۶۹]SDRE ارائه شده ­اند؛ سیستم را به صورت افاین[۷۰] در نظر گرفته­اند. در این گونه سیستم­ها تنها حالات،به صورت غیرخطی می­باشند. با دقت در رابطه­‏۳‑۱ مشاهده می­کنید که ورودی کنترلی، وابستگی خطی­ای وجود دارد.

‏۳‑۱

اما ورنلی و کوک به حل معادله­ SDRE در حالت عمومی­تری، که حتی در ورودی هم غیرخطی است پرداخته­اند[۲۵].

‏۳‑۲

این نوع از سیستم­ها، به یک پیچیدگی مهمی در روش کنترلی بر مبنای معادلات SDRE منجر خواهند شد. دلیل آن هم این است که ما به خاطر غیرخطی بودن ورودی، قادر به یافتن رابطه­ مستقیم برای u، که آن u، وابسته به پارامتر x باشد،نخواهیم بود. از آن­جا که جرثقیل­های حامل کانتینر ورودی غیرخطی ندارند؛ مدل غیرخطی آن­ها به­ صورت افاین خواهد بود. همان­طور که در فصل دوم نیز اشاره شد، در این کار به خاطر این­که یک اغتشاش خارجی (باد) به سیستم وارد می­ شود، رابطه افاین به صورت زیر بیان می­گردد:

‏۳‑۳

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...