مساله کنترل تحمل پذیر عیب یکی از مسائل مهم در حوزه کنترل اتوماتیک می باشد. دلیل اهمیت این موضوع نیز احتمال بروز عیب یا خرابی در هر یک از اجزای سیستم کنترلی (سنسور-عملگر-سیستم) است. این موضوع بخصوص در رابطه با سیستم های فضایی، به دلیل عدم دسترسی آسان به این سیستم ها دارای اهمیت بسیار زیادی است. از طرفی بدلیل ضرورت کاهش وزن این سیستم ها تا حد ممکن، استفاده از افزونگی سخت افزاری دارای محدودیت هایی بوده و استفاده از افزونگی های تحلیلی بیشتر مورد توجه است. در این مقاله از اصلاح فرامین کنترلی حلقه باز برای اصلاح ورودی های مرجع استفاده شده است. با استفاده از شبیه سازی نشان داده شده، در صورت عدم اصلاح ورودی های مرجع، کنترل کننده قادر نخواهد بود در شرایط بروز عیب عملگر، فضاپیما را به شرایط مطلوب برساند. سپس با استفاده از روش پیشنهاد شده، وضعیت سیستم حول هر سه محور بدنی به شرایط مطلوب رسانده شده است. مزیت روش ارائه شده در مقاله حاضر این است که در این روش، نیازی به محاسبه مشتقات زمانی اول و دوم ورودی های مرجع نیست و می-توان این ورودی ها را از طریق انتگرال گیری بدست آورد. این مساله به نوبه خود باعث خواهد شد تا از مشکلات محاسباتی مربوط به مشتق گیری در شبیه سازی جلوگیری شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

این مقاله به طراحی کنترل کننده مقاوم برای توربین های بادی با استفاده از کنترل کننده ترکیبی مدلغزشی فازی پرداخته است. با توجه به رشد روزافزون بهره گیری از توربین های بادی و اهمیت قابلیت اطمینان و کارایی این سیستم ها، در این مقاله تحمل پذیری سیستم توربین بادی با استفاده از ترکیب روشهای کنترل کلاسیک غیرخطی و هوشمند در برابر رخداد عیب های احتمالی مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم توربین بادی ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم در این مقاله مورد مطالعه قرار گرفته است. در طراحی کنترل کننده تحمل پذیر عیب از ترکیب کنترل کننده مدلغزشی بر پایه قانون دستیابی نمایی پیشرفته و سیستم فازی استفاده شده است و هدف کنترلی، ردیابی ورودی مرجع است در شرایطی که سیستم تحت شرایط رخداد عیب قرار دارد. همچنین، کنترل کننده طراحی شده قابلیت کاهش پدیده وزوز را نیز دارا می باشد. برای بررسی کارایی سیستم کنترلی پیشنهادی، از عیب های شبیه سازی شده با ویژگیهای مختلف نظیر دامنه، زمان رخداد و سرعت تغییر دینامیکی استفاده شده است. نتایج ارزیابی نشان می دهدکه کنترل کننده طراحی شده در مقابل رخداد عیب سنسور و عیب عملگر در سیستم توربین بادی مقاوم است. همچنین، تنظیم ولتاژ خروجی به مقدار مرجع ثابت به خوبی صورت می پذیرد.

مساله کنترل کننده های تحمل پذیر عیب (FTC) یک موضوع مهم در نظریه سیستم و مهندسی کنترل بوده و دارای کاربردهای عملی و صنعتی بسیاری است. در این مقاله یک FTC جدید برای تشخیص و اصلاح عیب حسگرهای درایو موتور سنکرون آهنربای دائم (PMSM) طراحی شده است. برای رسیدن به این هدف، از یک کنترل کننده مدلغزشی (SMC) بر اساس کنترل برداری PMSM استفاده شده است. بمنظور اینکه کنترل کننده بتوانند درحالتی که حسگرهای معیوب هستند PMSM را کنترل کند از دو رویتگر مدلغزشی (SMO) برای تخمین سرعت و جریان های موتور استفاده شده است. این رویتگرها حسگرهای مجازی ای را برای پسخور ایجاد می کنند. حال زمانی که هر یک از حسگرها با عیب مواجه شوند،FTC عیب را تشخیص داده و بلافاصله از حسگرهای مجازی برای کنترل موتور استفاده می کند. پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از نظریه پایداری لیاپانوف بررسی شده است. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب FTC پیشنهادی را برای PMSM نشان می دهند.

یک کنترل تحمل پذیر عیب برای یک پرنده چهارملخ طراحی شده است. کنترل مزبور شامل دو بخش کنترل وضعیت و کنترل موقعیت می باشد. کنترل وضعیت توسط یک کنترل کننده فازی انجام و کنترل موقعیت توسط یک کنترل کننده PD انجام می شود. در مرحله بعد روش فضای پریتی به منظور تشخیص و تخمین عیب پیاده سازی شده است. علاوه بر پیدا کردن رابطه ی تحلیلی عیب، در این مقاله کنترل موقعیت نیز انجام خواهد شد. اشباع عملگر و اثرات آن بر عملکرد سیستم یکی دیگر از مواردی است که در مقالات مرور شده دیده نمی شود. در این مقاله اشباع عملگر لحاظ شده و به تبع آن بیشینه عیب قابل تحمل توسط سیستم برآورد خواهد شد. با استفاده از سیگنال های عیب، عملیات باز-طراحی کنترل به منظور تحمل عیب و اصلاح ورودی های کنترلی انجام شده است؛ پس با استفاده از کنترل کننده PID خروجی های مزاحم ایجاد شده توسط عیب صفر شده اند. عیب فرض شده از نوع عملگری بوده و دو سناریو برای وقوع آن فرض شده است.

وقوع عیب در سیستم های واقعی عملاً غیر قابل اجتناب بوده و می تواند باعث کاهش عملکرد و حتی واردشدن خسارت غیر قابل جبران مالی و جانی گردد. از این رو مداخله به موقع و سریع با اتخاذ تصمیم های مناسب به جهت جلوگیری از صدمات ناشی از عیب بسیار حیاتی است. همین امر استفاده از روش های کنترل تحمل پذیر عیب را برای جبران اثرات مخرب عیب در سیستم و افزایش قابلیتاطمینان و امنیت آن بسیار ضروری می نماید. در این مقاله روشی برای تخمین و کنترل وقوع عیب عملگری و حسگری به صورت هم زمان با استفاده از طراحییک تخمین گر عیب و کنترل کننده تحمل پذیر عیب به صورت یکپارچه برای سیستم های خطی متغیر با زمان ارائه گردیده است. در این روش از یک تخمین گر مبتنی بر رؤیتگر ورودی ناشناخته با کنترل کننده حالت و مد لغزشی به جهت اطمینان از پایداری مقاوم سیستم از طریق حل نامساوی ماتریس خطی استفاده شده است. روش ارائه شده، روییک سیستم خطی با پارامتر متغیر اعمال گردیده و نتایج شبیه سازی، مؤثربودن این روش برای تخمین عیوب و پایداری سیستم را نشان می دهد.

تعیین میزان موفقیت کنترل­ کننده یکی از مسائل مهم در حوزه کنترل تحمل ­پذیر عیب فعال فضاپیما می ­باشد. دلیل اهمیت زیاد این موضوع نیز ماهیت تصادفی و از قبل پیش ­بینی نشده عیوب است. از طرفی، به دلیل وجود حالت­ های بسیار زیاد (تقریبا بیشمار) عیب، انجام شبیه ­سازی ­های متعدد و بررسی میزان موفقیت کنترل­ کننده در شرایط مختلف بروز عیب زمان بر خواهد بود. برای رفع این مشکل، در این مقاله از شبکه عصبی برای تعیین درصد موفقیت کنترل­ کننده تحمل­ پذیر عیب فعال فضاپیما در شرایط مختلف رخداد عیب استفاده شده است. بدین صورت که ابتدا، شبکه عصبی تحت آموزش قرار گرفته و سپس، با بررسی­های مختلف از عملکرد مناسب آن در پیش­بینی موفقیت یا عدم­ موفقیت کنترل­ کننده اطمینان حاصل شده است. سپس، با توجه به سرعت بسیار زیاد شبکه آموزش دیده، بررسی متنوعی از میزان موفقیت کنترلر در طیف گسترده ­ای از عیوب انجام شده است. نتایج بدست آمده از نظر فیزیکی منطقی بوده و نشان می­ دهند که با افزایش شدت عیب، احتمال موفقیت کنترل­ کننده نیز کاهش می­ یابد.

در این مقاله ابتدا روش جدیدی برای طراحی خلبان خودکار پرنده هوایی با مدل غیرخطی چندجمله ای ارایه می شود. این روش طراحی بر مبنای طراحی کنترل کننده پایدارساز سیستم غیرخطی چندجمله ای و با استفاده از تیوری مجموع مربعات صورت می گیرد. روش های تیوری انجام شده در کارهای پیشین، با ارتقای کنترل کننده از حالت پایدارساز به ردیاب توسعه داده شده است. همچنین در ادامه برای بهینه سازی عملکرد، طراحی کنترل کننده از مسیله امکان پذیری به مسیله بهینه سازی تبدیل شده است. پایداری سیستم کنترل حلقه بسته با معرفی تابع لیاپانوف که از روش مجموع مربعات به دست می آید تضمین می شود. در ادامه با بهره گیری از تیوری پیشنهادی کنترل کننده ردیاب و ارایه روش جدید ترکیبی تصویر و طراحی مجدد، طراحی خلبان خودکار تحمل پذیر عیب عملگر انجام شده است. الگوریتم جدید طراحی برای مدل یک پرنده هوایی مافوق صوت با مدل غیرخطی شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده عملکرد مناسب این روش را در شرایط عادی و در هنگام بروز عیب های مختلف در عملگر نشان می دهد.

در این مقاله، کنترل تحمل پذیر عیب زمان محدود برمبنای الگوریتم مد لغزشی به عنوان یک روش کنترلی مقاوم برای کنترل پایدارساز زاویه­­ای سیستم کوادروتور در حضور عیب عملگر و عدم­ قطعیت ارائه شده است. کنترل­کننده بر مبنای مدل غیرخطی کوادروتور طراحی شده و تحلیل پایداری آن برمبنای تئوری لیاپانوف انجام گرفته است. همچنین با توجه به برخی نقاط ضعف سنسورهای ممز مانند نویزپذیری نسبتاً بالا و خطای بایوس، به منظور ترکیب داده های سنسورها و کاهش اثرات نویز و خطا روی داده­های خروجی، فیلتر کالمن توسعه­یافته طراحی و پیاده­سازی شد. به منظور اعتبارسنجی عملکرد کنترل کننده، آزمایش های عملی بر روی یک نمونه آزمایشگاهی مقیاس کامل کوادروتور به صورت بلادرنگ پیاده­سازی شد. ارزیابی عملکرد استراتژی طراحی شده در سناریوهای مختلفی از قبیل تست در حالت بدون عیب عملگر، با وجود عیب جزئی در عملگر و عدم قطعیت در پارامترهای کوادروتور انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی حاکی از برتری استراتژی تحمل­پذیر مد لغزشی نسبت به خطی­سازی پسخورد در حضور عیب­های مختلف و اثرات عدم قطعیت می­باشند.

در این مقاله، برای مانور ماهواره های مدار پایین زمین که در معرض کاهش اثرگذاری و عیب­های جمع شونده عملگر و همچنین اغتشاشات طبیعی مانند درگ اتمسفر، گرانش زمین، تابش خورشیدی و جسم سوم هستند، از یک کنترل تحمل پذیر عیب مبتنی بر عملگر مجازی استفاده می شود. در رویکرد مورد استفاده، نیازی به واحدی مجزا جهت تشخیص، جداسازی و شناسایی خطا نیست. ویژگی اصلی این رویکرد، ارائه عملکردی یکسان برای سیستم نامی و سیستم معیوب است زیرا عیب­های عملگر و اغتشاشات به دلیل قرار دادن یک عملگر مجازی بین پلنت معیوب و کنترل­کننده نامی از کنترل­کننده نامی پنهان می شوند.نحوه استناد به این مقاله برای هدف مانور ماهواره، با استفاده از دینامیک مداری کپلر که تنها تحت گرانش زمین قرار دارد، پارامترهای مدار ثانویه مطلوب، محاسبه می شوند. علاوه بر این، از دینامیک مداری مبتنی بر شش عنصر مداری اصلاح شده استفاده شده است که از تکینگی جلوگیری می­کند. سپس با استفاده از پارامترهای مدار مطلوب، عناصر مداری حرکت نسبی محاسبه و در قوانین کنترل به­کار می­روند. برای نشان دادن اثربخشی روش کنترل، سناریویی از مانور ماهواره با دینامیک مداری کپلر که تحت تاثیر اغتشاشات طبیعی و عیب های عملگر است، به مدت 42 روز شبیه سازی می شود. این ماهواره دارای سطح مقطع موثر m2 0.56 است و از روز 32ام عیب در عملگر آن رخ می دهد. نتایج، عملکرد بالاتر روش پیشنهادی را در مقایسه با کنترل کننده­های سنتی مانند LQR نشان می دهد