سمینار برق معرفی روشهای مختلف دکوپله سازی سیستم های چند متغیره صنعتی

سمینار برق معرفی روشهای مختلف دکوپله سازی سیستم های چند متغیره صنعتی

چکیده:

در این تحقیق ضمن معرفی سیستم های چند متغیره، بیان ریاضیات مربوط به آنها و تحلیل مختصر روشهای کنترل چند متغیره، به دلیل اهمیتی که حذف اثرات متقابل بین چند حلقه ای و حتی کاهش آن ها در طراحی سیستمهای کنترل چند متغیره دارد، به گردآوری و ارائه ی روشهای مختلف دکوپله سازی و چگونگی بهره برداری از آنها در طراحی و کنترل سیستمهای چند متغیره، جهت ارتقاء سطح کیفی عملکرد آنها می باشد. بدیهی است گشودن افق های تحقیقاتی آینده و ارائه ی پیشنهادات در این زمینه راه را برای ادامه این مسیر هموارتر خواهد کرد.

مقدمه:

بیشتر پروسه های صنعتی عموماً به طور همزمان دارای چند ورودی – چند خروجی و یا به عبارت دیگر، چند متغیره می باشند. مسئله طراحی یک سیستم کنترل برای سیستم های چند متغیره ای که بتوانند مشخصه های مطلوب حلقه بسته را، همانند پایداری حلقه بسته، ردیابی ورودی های مرجع و حذف اغتشاش را برآورده سازند، به دلیل وجود تداخل یا اندرکنش در این سیستم ها، امری مشکل می باشد. همچنین به دلیل وجود تداخل، استفاده از شیوه های کنترلی تک ورودی- تک خروجی نیز برای چنین سیستم هایی به سختی امکان پذیر است. در واقع می توان مسئله تداخل را اساسی ترین مسئله طراحی سیستم های کنترل چند متغیره دانست. یک استراتژی موثر برای کنترل سیستم های چند متغیره این است که ماتریس تابع تبدیل سیستم را به یک ماتریس قطری تبدیل کنیم. این استراتژی را “دکوپله سازی” می نامند. به این ترتیب اگر ماتریس حاصله قطری و یا قطری غالب باشد، کنترل چند متغیره به یک مجموعه از حلقه های کنترلی مستقل تبدیل خواهد شد. به همین دلیل در تئوری سیستم های چند متغیره، توجه بسیاری به دکوپله سازی و طراحی سیستم های بدون تداخل شده است و یکی از معیارهای عملکرد یک سیستم چند متغیره، میزان کوپلینگ و یا تداخل در سیستم می باشد. در این تحقیق ضمن معرفی سیستم های چند متغیره، بیان ریاضیات مربوط به آنها و تحلیل مختصر روشهای کنترل چند متغیره، به دلیل اهمیتی که حذف اثرات متقابل بین چند حلقه ای و حتی کاهش آن ها در طراحی سیستمهای کنترل چند متغیره دارد، به گردآوری و ارائه ی روشهای مختلف دکوپله سازی و چگونگی بهره برداری از آنها در طراحی و کنترل سیستمهای چند متغیره، جهت ارتقاء سطح کیفی عملکرد آنها می باشد. بدیهی است گشودن افق های تحقیقاتی آینده و ارائه ی پیشنهادات در این زمینه راه را برای ادامه این مسیر هموارتر خواهد کرد.

فصل اول:

آشنایی با سیستمهای چند متغیره معرفی سیستمهای چند متغیره و نمایش آنها در حالت کلی، سیستمهایی را که به طور همزمان دارای چند ورودی و چند خروجی باشند را، “سیستمهای چند متغیره” و یا “چند ورودی- چند خروجی” نامند. اکثر سیستمهای صنعتی و فیزیکی موجود دارای چنین ساختاری می باشند. بسیاری از روشهای تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل بر اساس مدل ریاضی از سیستم تحت مطالعه بنا نهاده شده اند. ازآنجائیکه اکثریت سیستمهای فیزیکی را می توان با یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیر خطی و معادلات جبری توصیف نمود، با خطی سازی این معادلات حول نقطه کار تعیین شده، می توان به تحلیل سیستم و طراحی سیستمهای کنترل خطی حول نقطه کار پرداخت. در مطالعات سیستم های کنترل چند متغیره، 4 نوع مدل خطی برای توصیف سیستم به کار گرفته می شوند. این 4 مدل عبارتند از:

1- توصیف فضای حالت

2- توصیف ماتریس تابع تبدیل

3- توصیف ماتریس سیستم

4- توصیف کسر– ماتریسی