در سال 1980، محققان توانستند با روش های کنترل پیشرفته مانند کنترل تطبیقی شبکه های عصبی، هدایت خودکار را طراحی کنند [] .
در سال 2001، الگوریتم کنترل غیر خطی تطبیقی مقاوم برای هدایت خودکار کشتی  معرفی شد. البته در آن فرضیاتی وجود داشت که باعث مشکلاتی میشد[].
در سال 2001، برای مسئله ردیابی خودکار کشتیها، استفاده از روش  فازی تطبیقی پیشنهاد شد [].
در سال 2004، هدایت خودکار تطبیقی غیر خطی بهبودیافته ایی طراحی شدکه با فرض دارا بودن پارامترهای ثابت برای هدایت کشتی دارای عدم قطعیت، مفید بود[].
در سال 2006، برای کنترل خودکار کشتیها،  استفاده از کنترل فازی و اچ اینفینیتی  پیشنهاد داده شد[].
تمام روش های کنترلی که تا اینجا معرفی شدند، هر یک دارای نقاط قوت و یا نقاط ضعفی نسبت به یکدیگر میباشند. برای مثال در برخی، مسئله ردیابی به خوبی انجام میگیرد اما در برابر اغتشاشات زیاد محیطی دارای پایداری لازم نیستند و یا اینکه سرعت عکس العمل خوبی در برابر تغییر مقدار ورودی مرجع ندارند.
کنترل لغزشی یکی از موثرترین روش های کنترل مقاوم غیر خطی برای رویارویی با سامانه های دارای مشخصاتی چون، عدم قطعیت در مدل و وجود پارامترهای دارای تغییرات زیاد میباشد[,]. طرح کنترل کننده لغزشی روشی مقاوم برای مسئله حفظ پایداری وعملکرد یکنواخت در مقابل بی دقتیهای مدلسازی است. اما این روش دارای معایبی نیز میباشد، یکی از معایب کنترل لغزشی ایجاد پدیده وزوز برروی سطح لغزشی طراحی شده میباشد. برای برطرف کردن این پدیده میتوان از روش هایی مانند تخمین اشباع [] و یا کنترل لغزشی انتگرالی[]  ویا تکنیک لایه مرزی[]  برای بهبود بخشیدن به عمل کنترل استفاده کرد.
اگر عدم قطعیت در مدل زیاد باشد، کنترل لغزشی نیاز به یک لایه ضخیم دارد که این امر باعث ایجاد لرزش بزرگتر میشود. اگر ضخامت این لایه مرتبا افزایش یابد، به همان اندازه مزایای کنترل لغزشی کم میشود و به سمت یک سامانه بدون مد لغزشی میرویم. برای غلبه بر مشکل فوق میتوان از کنترلگرهای فازی برای تخمین مقدار تابع نامعلوم کنترل کننده مد لغزشی استفاده کرد. در واقع، تخمین ترمهای نامعلوم توسط سامانه های فازی باعث عملکرد مطلوب کل سامانه میگردد، البته این روش تا به حال به روش های گوناگون معرفی شده است که بسته به هدف مورد نظر، از روشی خاص بهره جسته اند. []و][
استفاده از سیستم های فازی به همراه کنترل لغزشی به منظورهای متفاوتی انجام میشود که یکی از آنها برای حذف اثر وزوز میباشد، یک مورد دیگر استفاده از سامانه های فازی در کنترل لغزشی به منظور تخمین ترمهای نامعلوم سامانه تحت کنترل میباشد که در فصول آینده به طور کامل مورد برسی قرار خواهد گرفت.
کنترل فازی  بدلیل مزایایی که دارد به کرات در مقالات مورد بحث قرار گرفته است]وو[. مزیت اصلی این کنترل نسبت به کنترلهای متعارف این است که در این روش نیازی به مدل ریاضی دقیق نیست و عمل کنترل برای سامانه هایی که مدل کردن آنها کار مشکلی است میتواند بازده ایی خوبی داشته باشد.
طبق مطالب اشاره شده، جهت بهبود مقاومت در کنترل فازی، مطالعات، تحقیقات و فعالیتهای زیادی انجام شده است که یکی از نتایج حاصل شده از این تحقیقات، استفاده از کنترل کننده لغزشی فازی میباشد[,]. کنترل لغزشی فازی ترکیبی از کنترل فازی و کنترل لغزشی است. کنترل لغزشی فازی یک روش کنترل بسیار مقاوم در مقابل بی دقتی های مدل و اغتشاشات خارجی میباشد. همانطور که ذکر شد، از بین بردن لرزش در لایه مرزی، یکی از مزایای استفاده از کنترل لغزشی فازی نسبت به کنترل لغزشی میباشد.
کنترل کننده لغزشی فازی ترکیبی است از کنترل فازی و کنترل لغزشی، بطوری که قدرت کنترلگر در مقابل عدم قطعیت مدل و اغتشاش خارجی حفظ شود.
از آنجایی که مشخص کردن پارامترها از اهمیت بسیار بالایی در طراحی کنترلگر برخوردار است و باعث بهبود رفتار سامانه میشود، برای عملکرد بالای پارامترها از الگوریتم تطبیق استفاده شده],-[و در نتیجه ساختار کنترلی جدید را کنترل کننده لغزشی فازی تطبیقینام نهادند]-[.
مراحل طراحی را میتوان به شکل زیر بیان کرد: در ابتدا مدل فازی اولیه ایی برای بیان مشخصات دینامیکی سامانه تحت کنترل ساخته میشود، بر اساس این مدلهای فازی و برای دستیابی به اهداف کنترلی، کنترلگر لغزشی فازی طراحی میشود. سپس قوانین تطبیق برای تنظیم پارامترهای قابل تنظیم مدلهای فازی طراحی میشود و در نهایت توسط تئوری لیاپانوف، پایداری کل سامانه برسی میشود.
قانون تطبیق برای کنترل کننده لغزشی فازی تطبیقی ،تابعی از بردار خطای ردیابی است].[. بدین معنی که قوانین تطبیق تنها خطاهای پارامتر مدل فازی را از طریق نفوذ بر بردار خطای ردیابی برگشت میدهد. بنابراین قوانین تطبیق در کنترل کننده لغزشی فازی تطبیقی، پارامترهای مدل فازی سامانه را تنظیم میکند، سپس کنترلگر، بردار خطای ردیابی را به سمت صفر هدایت کند[] , [] , []. حتی با وجود بردار خطای ردیابی به سمت صفر میرود.
البته برای جبران خطای خطای مدلینگ، نیاز به سیگنالهای بزرگ کنترلگر برای رسیدن به اهداف کنترلی میباشد که این امر باعث بوجود آمدن پدیده وزوز میشود.
معمولا طراحی کنترلگر لغزشی فازی با فرض وجود تمامی حالتهای قابل اندازه گیری سامانه طراحی میشوند و قوانین تطبیق بر اساس بردار خطای ردیابی سامانه، طراحی میشود[18-]. اما در بسیاری موارد تمامی حالتهای سامانه تحت کنترل در دسترس نمیباشند و در نتیجه قوانین تطبیق به سختی محقق میشوند، بنابراین بردار خطای ردیابی نمیتواند صفر شود.
برای برسی رفتار سامانه های غیر خطی که در آنها تمامی حالتها قابل اندازه گیری نمیباشند، مطالعات فراوانی صورت گرفته است، یکی از نتایج این تحقیقات، معرفی کنترل فازی بر اساس مشاهده گر است]-[. در این ساختار کنترل، ابتدا مشاهده گر، بردار خطای ردیابی را تخمین میزند و سپس یک تابع لیاپانوف حقیقی اکیدا مثبت را انتخاب کرده و بعد از آن قوانین تطبیق طراحی میشوند [-].

همانطور که ذکر شد، برای سامانه های غیر خطی، طراحی مشاهده گر برای تخمین تمامی متغیرهای حالت، یک مشکل چالش انگیز میباشد. مشاهده گر های غیر خطی از طرق مختلف و با توجه به رفتارهای ذاتی دینامیکهای غیر خطی آنها طراحی میشوند.

 

 

با بهره گرفتن از مشاهده گرهای غیر خطی، میتوان بر مشکلاتی از قبیل شرایط محدودیت آور وعدم قطعیت های مدل و عدم مقاومت وتخمین همراه با نویز، غلبه کرد. باید دقت داشت که اگر سامانه مورد نظر تحت تاثیر اغتشاش نیز قرار داشته باشد، مشاهده گر طراحی شده باید مقاوم باشد.
⦁    انگیزه:
تعداد قابل ملاحظه ایی از کشتیهایی که امروزه در دنیا استفاده میشوند تنها دارای یک پروانه و یک سکان میباشد و همانطور که اشاره شد سیستم فوق یک سامانه زیر تحریک میباشد. البته، در این سامانه ها میتوان با اضافه کردن یک محرک به بدنه شناور، آنرا به یک شناور فول محرک تبدیل کرد. بطوریکه برای تمام درجات آزادی و یا به زبان دیگر، برای تمام حرکات مورد نیاز بصورت مستقیم محرک داشته باشد. اما این کار برای مصارف معمولی از لحاظ اقتصادی هزینه زیادی دارد.
با این حال، تمایلات اخیر در طراحی شناورها بر این بوده است که از یک محرک در قسمت سینه کشتی استفاده شود. روش فوق که باعث فول محرک شدن کشتی میشود در مواردی چون مانور سریع برای پهلو گرفتن در لنگرگاه و راحت تر کردن ارتباط با کشتی کناری، استفاده میشود.
در سرعت های بالا به دلیل سرعت جریان آب عبوری از کنار شناور، محرک فوق اثر خود را از دست داده و عکس العمل بسیار ضعیفی از خود نشان میدهد.
با این وجود برای برخی کشتیها که نیاز به دقت بالایی دارند، استفاده از محرک مکمل ضروری است.
⦁    اهداف:
هدف اصلی در این پایان نامه این است که یک نمونه سامانه زیر تحریک درجه دو (تمرکز بر روی یک شناور اثر سطحی میباشد) را در نظر گرفته، مدل دینامیک آن را بدست آوریم و سپس با بهره گرفتن از دانش روش هایی چون، کنترل لغزشی و کنترل لغزشی فازی و کنترل لغزشی فازی تطبیقی و کنترل لغزشی فازی تطبیقی جدید  به همراه مشاهده گر،  هدایت کشتی فوق را کنترل کرده و پایداری و ردیابی کل سامانه را مورد برسی قرار دهیم.
سپس نتایج هر قسمت را با بخشهای قبل مقایسه کرده و مزایا و معایب استفاده از هر کدام از این کنترلگر ها را برسی می کنیم. سعی میشود که نتایج این پایان نامه با نتایج نهایی یکی از روش های کنترلی که قبلا برای هدایت کشتیها معرفی شده است، مقایسه و نقاط قدرت وضعف آن برسی شود.
در واقع نوآوری پژوهشی این پایان نامه، استفاده از یک کنترلگر جدید  به همراه مشاهده گر حالت برای هدایت یک سامانه زیر تحریک و برسی نتایج حاصله میباشد. در اینجا بدلیل استفاده از کنترل لغزشی، انتظار میرود بر خلاف مرجع [79] سامانه، دارای پایداری خوبی باشد. همچنین در مراجع [75],[77] ، اغتشاشات وعدم قطعیت های مدل میتوانند در محدوده خاصی قرار بگیرند تا پایداری سامانه تضمین شود، در حال که در روش فوق این محدوده میتواند بسیار بزرگتر باشد.
⦁    ساختار گزارش
فصل اول شامل مقدمه ایی است بر تاریخچه ایی از کنترلگر ارائه شده و همچنین بر فعالیتهای انجام شده در این گزارش و مرور کلی بر فصلهای آتی آن.
در فصل دوم که مربوط به پیش نیازهای پژوهشی میباشد به معرفی کنترلگر لغزشی و برسی معایب آن و چگونگی برطرف کردن آنها پرداخته و یکی از راه های بهبود عملکرد کنترل لغزشی که استفاده از منطق فازی در کنترل لغزشی میباشد را معرفی کرده و به برسی پیرامون آن و انواع کنترل لغزشی فازی میپردازیم.
در فصل سوم به طراحی یک کنترلر لغزشی فازی تطبیقی جدید به همراه یک مشاهده گر پرداخته، سپس با بهره گرفتن از تئوری پایدار لیاپانوف، پایداری را مورد برسی قرار میدهیم.
در  فصل چهارم، به برسی و چگونگی بدست آوردن مدل دینامیکی یک شناور به منظور کنترل و هدایت آن میپردازیم در این قسمت با بهره گرفتن از قوانین فیزیکی سعی میکنیم معادله ایی دینامیکی بدست آوریم که مشخص کننده رابطه بین تغییرات سکان کشتی و تغییرات جهت حرکت کشتی باشد، سپس کنترلگر طراحی شده در فصل سه را به سامانه شناور مورد نظر مدل شده، اعمال کرده و در شرایط مختلف که شامل وجود اغتشاش خارجی و همچنین عمل ردیابی به شکل های متفاوت میباشد را مورد آزمایش قرار داده و نتایج  شبیه سازی شده را ارائه میدهیم.
نهایتا در فصل پنجم به نتیجه گیری و مقایسه بین روشها میپردازیم.
⦁    پیش نیازهای پژوهشی
⦁    مقدمه
در این فصل به توضیح مختصری پیرامون کنترل ساختار متغیر، مد لغزشی و کنترل لغزشی و سپس سامانه های فازی و چگونگی استفاده از سامانه فازی به عنوان کنترل فازی خواهیم پرداخت. در ادامه به این موضوع اشاره خواهد شد که کنترل لغزشی دارای معایبی میباشد و برای برطرف کردن و یا حداقل کردن آنها میتوان از روش های مختلفی استفاده کرد. یکی از روش های معرفی شده، استفاده از سامانه های فازی جهت برطرف کردن مشکلات و بهبود بخشیدن به کنترل لغزشی میباشد. این درحالی است که، استفاده از سامانه های فازی به طریقهای متفاوت و به منظور بهبود مشخصات مختلف سیستم کنترل، مورد استفاده قرار میگیرد. در این فصل به برسی دو نوع کنترل لغزشی فازی میپردازیم و سپس در فصل بعدی با بهره گرفتن از ترکیب و تغییراتی در هر کدام از آنها، یک روش کنترل جدید را معرفی خواهیم کرد.
⦁    تئوری کنترل لغزشی:
تئوریهای اولیه و مبانی كنترل لغزشی تحت عنوان كنترل ساختار متغیر مطرح شده اند كه علت این نامگذاری، تغییر ساختار این كنترل كننده در حین فرایند كنترل میباشد][. یک سامانه ساختار متغیر، یک سامانه دینامیكی است كه ساختار آن با توجه به مقدار فعلی بردارهای حالتآن تغییر می كند. تغییرات این ساختار همیشه در جهتی انجام می پذیردكه مقدار یک تابع معین موسوم به سطح نا پیوستگی، به سمت صفر میل كند. این سطح ناپیوستگی باید طوری تعیین شده باشد كه در صورت صفر شدن آن خطای سامانه به سمت صفر میل كند. به دلیل اینكه تغییر ساختار كنترل كننده، در نهایت منجر به نوسانات كوچكی حول سطح مزبور می شود، این كنترل كننده ها به كنترل كننده های لغزشی مشهور شده اند و به سطح نا پیوستگی نیز اصطلاحا سطح لغزش گفته می شود.
یكی از مشكلات عملی این موضوع، پدیده وزوز ناشی از نقص افزارهای سوئیچینگ و تاخیرهاست][. هنگامی كه یكی از مسیرهای حالت  به سمت سطح لغزش در حركت باشد ابتدا در یک نقطه آن را قطع می كند، در حالت ایده ال، باید مسیر حالت از همین نقطه لغزش روی سطح را آغاز كند اما در واقعیت تاخیری میان زمان تغییر علامت متغیر حالت و زمان سوئیچینگ كنترل وجود دارد. به هنگام این تاخیر مسیر حالت از سطح لغزش گذشته، وارد ناحیه دیگر میشود. زمانی كه كنترل سوئیچ می كند، مسیر حالت جهت خود را به سمت سطح تغییر می دهد و دیگر بار آن را قطع می كند. تكرار این فرایند سبب ایجاد حركتی زیگ زاگ ( نوسانی) مطابق شكل زیر می گردد كه به نام وزوز خوانده می شود.
وزوز موجب كاهش دقت كنترل، تلفات گرمایی فراوان در مدارهای الكتریكی و ساییده شدن اجزای متحرك مكانیكی می گردد. علاوه بر این ممكن است دینامیک مدل نشده با فركانس بالا را تحریک كند. عملكرد سامانه را تخریب نمایدو یا حتی سبب نا پایداری گردد.

یکی از مشکلات کنترل لغزشی، وجود ترمهای نامعلوم در مدل سامانه میباشد، عدم قطعیت در عمل مدلینگ باعث وجود ترمهای نامعلوم در مدل دینامیکی سامانه میشود. در طراحی کنترلگر، این ترمهای نامعلوم باعث عملکرد ضعیف و راندمان پایین در سامانه میشوند.

 

این مطلب را هم بخوانید :

⦁    کنترل فازی تطبیقی
معمولا کنترل کننده های فازی در وضعیتهایی کار میکنند که در آن یک عدم قطعیت بزرگ با تغییرات نا معلوم در پارامترها و ساختارهای سامانه وجود دارد.
مزیت های کنترل فازی تطبیقی نسبت به کنترل فازی غیر تطبیقی:
⦁    عملکرد و کارایی بهتر معمولا قابل دستیابی میباشد، چرا که کنترل کننده فازی تطبیقی میتواند خود را با توجه به تغییرات محیطی تنظیم نماید.
⦁    دانش کمتری از سامانه تحت کنترل لازم است، چرا که قانون تطبیق میتواند در جهت یادگیری دینامیک سامانه در طی عملیات زمان حقیقی کمک نماید.
در واقع، هدف اصلی کنترل تطبیقی عبارت است از ثابت نگه داشتن کارایی یک سامانه در حضور عدم قطعیت های ذکر شده میباشد. بنابراین کنترل فازی پیشرفته بایستی تطبیقی باشد.
⦁    کنترل لغزشی فازی تطبیقی
⦁    مقدمه
کنترل لغزشی در کنار محاسنی که دارد،  دارای معایبی نیز میباشد. معایب کنترل لغزشی به روش های مختلفی میتواند برطرف شود که یکی از بهترین آنها، استفاده از سامانه های فازی برای جبران عدم قطعیت های مدل و همچنین پارامترهای دارای تغییرات شدید میباشد که این جبرانسازی توسط سامانه فازی باعث برطرف شدن معایب کنترل لغزشی میگردد.
در ادامه این فصل، دو روش کاملا مجزا برای استفاده از س سامانه های فازی در بهبود سازی عملکرد کنترل لغزشی معرفی خواهد شد. همانگونه که ذکر شد، یکی از مشکلات کنترل لغزشی، وجود ترم های نامعلوم در سامانه میباشد، این ترمهای نامعلوم توسط سامانه های فازی قابل تخمین زدن و جایگزینی هستند که در قسمت بعدی بطور کامل معرفی میشوند. یکی دیگر از مشکلات کنترل لغزشی، ایجاد وزوز بر روی سطح لغزش میباشد، این مشکل نیز میتواند با بهره گرفتن از سامانه های فازی وتخمین قسمتی از کنترلگر، برطرف گردد. عملکرد این نوع سامانه فازی نیز در ادامه فصل بطور کامل توضیح داده خواهد شد.
⦁    مثالهایی از کاربرد کنترل لغزشی فازی تطبیقی :
⦁    در سال 2000 استفاده از کنترل لغزشی فازی تطبیقی برای کنترل نوعی ربات معرفی گردید ][. در این روش، سامانه فازی تطبیقی عمل تخمین اغتشاش را انجام میدهد و ترمهای متغیر با زمان را شناسایی میکند. این روش باعث کاهش پیچیدگی عمل کنترل میشود.
⦁    در سال 2002 کاربردی برای کنترل لغزشی فازی تطبیقی بر پایه الگوریتم ژنتیک برای سازه های ساختمانی در زمان زلزله پیشنهاد شد ][. در این طراحی با بهره گرفتن از توابع عضویت دقیق و محرکهای

شکل 1- 5 کنترل زاویه بر اساس فیدبک توان ژنراتور . . 9
شکل 2- 1 نمودار رشد تولید برق توسط توربین باد تا سال 2009 … . 22
شکل 2- 2 توربین بادی محور افقی و محور عمودی . ..23
شکل 2- 3 ساختار شماتیک یک توربین باد . . ..25
شکل 2- 4 مدار معادل مبدل…………………………………………………………………………………………………………………26
شکل 2- 5 نقطه کار ژنراتور دور ثابت(1) و دور متغیر(2) ……………………………………………………………………27
شکل 2- 6 ارتباط یک توربین بادی دور متغیر از طریق مبدلها با شبکه …………………………………………….29
شکل 3- 1 یک نمونه منحنی ضریب توان Cp برحسب λ و β………………………………………. 35
شکل 3- 2 نمایش دیگری از منحنی ضریب توان برای یک نمونه توربین……………………………………………..36
شکل 3- 3 منحنی توان بر حسب سرعت باد در دو حالت ایده آل و عملی……………………………………………37
شکل 3- 4 مشخصه توان مکانیکی توربین به صورت تابعی از سرعت دوران پره ها……………………………….38
شکل 3- 5 نواحی کاری توربین بادی…………………………………………………………………………………………………….. 39

شکل 3- 6 ساختار کنترل FOC ……………………………………………………………………………………………………………..43

 

 

شکل 3- 7 حلقه های کنترلی محور d و q……………………………………………………………………………………………. 44
شکل 3- 8 تغییرات زاویه پره…………………………………………………………………………………………………………………. 45
شکل 3- 9 مکانیزم تنظیم پره ها با عملگر هیدورلیکی…………………………………………………………………………47
شکل 3- 10 مکانیزم تنظیم زاویه پره ها با عملگر الکتریکی…………………………………………………………………47
شکل 3- 11 مدل دیاگرام بلوکی عملگر زاویه گام هیدرولیکی …………………………………………………………….48
شکل 3- 12 مدل کلی دیاگرام بلوکی عملگر پره از نوع الکتریکی ……………………………………………………….48
شکل 3- 13 مجموعه توربین بادی، ژنراتور و مبدل مرتبط با شبکه……………………………………………………..50
شکل 3- 14 منحنی توان توربین بر حسب VDC مختلف و منحنی MPPT ……………………………………..51
شکل 4- 1 انجام آزمون ورودی خروجی برای به دست آوردن ساختارهای شناسایی…………………………..59
شکل 4- 2 تابع تبدیلهای تخمین زده شده برای سیستم……………………………………………………………………. 60
شکل 4- 3 استفاده از فیلتر پایدار برای رگرسورها در حالت شناسایی پیوسته……………………………………. 63
شکل 4- 4 سیگنالهای سرعت توربین، زاویه پره و سرعت باد…………………………………………………………….. 67
شکل 4- 5 پارامترهای شناسایی شده به ترتیب a ، b ، k1 و k2 …………………………………………………………………………………… 69
شکل 4- 6 شماتیک دیاگرام رگولاتور خود تنظیم………………………………………………………………………………….74
شکل 4- 7 نتایج شبیه سازی افزایش سرعت باد از 10m/s تا 20m/s …………………………………………………76

شکل 4- 8 نتایج شبیه سازی کاهش سرعت باد از 20m/s تا 10m/s………………………………………………….. 77

 

این مطلب را هم بخوانید :

شکل 4- 9 عملکرد کنترل کننده در زمان تغییر مد ناحیه کاری توربین باد…………………………………… 78
شکل 4- 10 پارامترهای شناسایی شده a2، a1، a0 و b2، b1 ، b0در حالت گسسته……………………………. 81
شکل 4- 11 سیگنال خطای شناسایی(error) و تخمین خروجی ………………………………………….82
شکل 4- 12 نتایج پیاده سازی گسسته با افزایش سرعت باد از 10m/s تا 20m/s ……………………………..83
شکل 4- 13 نتایج پیاده سازی گسسته با افزایش سرعت باد از 10m/s تا 20m/s …………………………… 84
 
فهرست جداول:
جدول 3-1 متغیرهای مدل ژنراتور…………………………………………………………………………………………………………. 40

شکل 3-5- بلوک دیاگرام کنترل موقعیت بار سیستم‏های حاوی بکلش به روش پسگام………………………………….. 48
شکل 4-1- شماتیک کلی یک سیستم دوجرمه بدون بکلش 50
شکل 4-2- شماتیک کلی یک سیستم دوجرمه حاوی بکلش 51
شکل 4-3- سرعت موتور سیستم حلقه باز بدون بکلش به ازای ورودی پله………………………………………. 52
شکل 4-4- سرعت بار سیستم حلقه باز بدون بکلش به ازای ورودی پله………………………………………. 52
شکل 4-5- زاویه موتور، بار و زاویه اختلاف سیستم حلقه باز بدون بکلش به ازای ورودی پله……………………….. 53

عنوان                                         صفحه

شکل 4-6- زاویه بکلش، زاویه شفت و زاویه اختلاف برای سیستم حلقه باز حاوی بکلش به ازای ورودی پله………………. 54
شکل 4-7- زاوایای بکلش و اختلاف برای سیستم حلقه باز حاوی بکلش به ازای ورودی پله………………………….. 55
شکل 4-8- زاویه موتور سیستم حلقه باز حاوی بکلش به ازای ورودی پله………………………………………. 55
شکل 4-9- زاویه بار سیستم حلقه باز حاوی بکلش به ازای ورودی پله………………………………………. 56
شکل 4-10- سرعت زاویه‏ای موتور سیستم حلقه باز حاوی بکلش به ازای ورودی پله………………………………. 56
شکل 4-11- سرعت زاویه‏ای بار سیستم حلقه باز حاوی بکلش به ازای ورودی پله……………………………………. 56
شکل 4-12- زاویه شفت سیستم حاوی بکلش به ازای ضریب های کشسانی متفاوت شفت……………………………… 57
شکل 4-13- زاویه اختلاف سیستم حاوی بکلش به ازای ضریب های کشسانی متفاوت شفت……………………………… 58
شکل 4-14- زاویه شفت سیستم حاوی بکلش به ازای ضریب های میرایی متفاوت شفت……………………………… 58
شکل 4-15- زاویه اختلاف سیستم حاوی بکلش به ازای ضریب های میرایی متفاوت شفت……………………………… 59
شکل 4-16- زاویه موتور به ازای اندازه بکلش های متفاوت    60
شکل 4-17- زاویه بار به ازای اندازه بکلش های متفاوت 60
شکل 4-18- سرعت زاویه‏ای موتور به ازای اندازه بکلش های متفاوت 61
شکل 4-19- سرعت زاویه‏ای بار به ازای اندازه بکلش های متفاوت   61
شکل 4-20- زاویه اختلاف، به ازای اندازه بکلش های متفاوت   62
شکل 4-21- کنترل زاویه بار سیستم بدون بکلش با بهره گرفتن از کنترل‏کننده پیش‏فاز……………………….. 63
شکل 4-22- کنترل زاویه بار سیستم حاوی بکلش با بهره گرفتن از کنترل‏کننده پیش‏فاز……………………….. 64
شکل 4-23- کنترل زاویه بار سیستم بدون بکلش با بهره گرفتن از کنترل‏کننده PID…………………………… 65
شکل 4-24- کنترل زاویه بار سیستم حاوی بکلش با بهره گرفتن از کنترل‏کننده به ازای بکلش 0.03 رادیان……. 66
شکل 4-25- زاویه بکلش سیستم حاوی بکلش با بهره گرفتن از کنترل‏کننده به ازای بکلش 0.03 رادیان…………………. 67
شکل 4-26- کنترل زاویه بار سیستم با بکلش 0.03 رادیان، به ازای …………………………………….. 68
عنوان                                         صفحه

شکل 4-27- زاویه بکلش سیستم حاوی بکلش، به ازای 68
شکل 4-28- گشتاور واقعی شفت و گشتاور تخمین زده شده توسط بلوک اول شناسایی………………………………… 70
شکل 4-29- سیگنال تخمین زده شده‏ی زاویه پیچشی شفت در مقایسه با مقدار واقعی آن………………………….. 72
شکل 4-30- سیگنال تخمین زده شده‏ی سرعت زاویه‏ای پیچشی شفت در مقایسه با مقدار واقعی آن……………………….. 72
شکل 4-31- کنترل وفقی غیرمستقیم سیستم حاوی بکلش در مقایسه با سیستم با پارامترهای معلوم……………………… 73
شکل 4-32- کنترل وفقی مستقیم سیستم حاوی بکلش با بکلش 0.03 رادیان (1.72 درجه)…………………………….. 75
شکل 4-33- زاویه بار سیستم، زاویه بکلش و خروجی مدل مرجع در کنترل وفقی مستقیم…………………………….. 76
شکل 4-34- اغتشاش سینوسی وارده به سمت بار در طول مدت زمان کنترل وفقی مستقیم…………………………….. 76
شکل 4-35- کنترل وفقی مستقیم سیستم حاوی بکلش با بکلش 0.5 درجه و در حضور اغتشاش سینوسی……………………. 77
شکل 4-36- اغتشاش سینوسی کلی وارده به سمت بار در طول مدت زمان کنترل وفقی مستقیم……………………….. 78

 

شکل 4-37- کنترل پسگام سیستم حاوی بکلش با ماکزیمم بکلش 0.3 رادیان………………………………………. 79
شکل 4-38- حالت گذرای متغیرهای ….. 79
شکل 4-39- حالت گذرای متغیر …………….. 80
شکل 4-40- اغتشاش سینوسی وارده به سمت بار در طول مدت زمان کنترل پسگام………………………………….. 81
شکل 4-41- کنترل پسگام سیستم حاوی بکلش با ماکزیمم بکلش 0.5 درجه………………………………………. 81

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

1-     مقدمه

 
 
1-1-   بیان مسئله

بکلش[2] به نوعی لقی بین قطعات متحرک مکانیکی گفته می‏شود که تقریباً در تمامی سیستم‏های مکانیکی موجود است. از جمله این سیستم‏ها می‏توان به چرخ‏دنده‏ها، جعبه‏دنده‏ها‏، قسمت‏های متحرک و تا شونده‏ی ربات‏ها اشاره کرد. در حالت کلی می‏توان گفت در هر سیستمی که قسمت رانش[3] یا موتور بطور مستقیم به قسمت رانده شده[4] یا بار[5] متصل نباشد بکلش وجود خواهد داشت [1].
از آنجا که از طرفی پدیده بکلش در بسیاری از قطعات متحرک و ابزار مکانیکی موجود می‏باشد و از طرف دیگر کنترل این قطعات و ابزار حاوی بکلش از اهمیت زیادی برخوردار است، در نتیجه این موضوع حجم وسیعی از تحقیقات علمی را به خود اختصاص داده است؛ بطوری که از دهه 40 میلادی تحقیق و بررسی این پدیده غیرخطی عملاً بصورت جدی مورد توجه قرار گرفته و بسیاری از محققان بدلیل اهمیت کنترل این پدیده، کنترل بهینه قطعات و ابزار حاوی بکلش را بررسی کرده‏اند

این مطلب را هم بخوانید :

بیوگرافی رکسانا ورزا؛ از موفق ترین و ثروتمندترین ایرانیان حوزه فناوری

.

بدیهی است که کنترل دقیق بار در سیستم‏هایی که در آن پدیده بکلش وجود دارد، یک امر پیچیده می‏باشد. در کنترل سیستم‏های حاوی بکلش، لحظاتی وجود دارند که فاصله بکلش[6] باز می‏باشد و تماس بین موتور و بار عملاً از بین می‏رود. این امر در دو حالت ممکن است اتفاق بیفتد: 1- زمانی که اغتشاش بر روی بار وجود دارد 2- زمانی که موتور یک چرخش تصحیح‏کننده در جهت خلاف حرکت بار برای کنترل آن انجام می‏دهد. زمانی که فاصله بکلش باز می‏باشد حرکت بار خودمختار[7] بوده و نیروی تولیدی توسط موتور فقط موتور را می‏چرخاند و هیچ تأثیری روی بار نخواهد داشت. در برداشت اول این چنین به نظر می‏رسد که در لحظاتی که فاصله بکلش باز می‏باشد، بار کنترل‏ناپذیر می‏باشد ولی با بهره گرفتن از تکنیک‏های کنترلی ارائه شده می‏توان بار را بطور مناسبی کنترل کرد.

1-2-   پیشینه تحقیق

کنترل سیستم‏های بدون بکلش و سیستم‏های حاوی بکلشِ درایو موتوری یا گردشی دو‏جرمه، موضوعی است که تقریباً از نیمه اول قرن بیستم تاکنون به آن پرداخته شده است. کنترل‏کننده‏های P، PI و PID، کنترل‏کننده‏های با درجه بالا[8]، کنترل‏کننده‏های مبتنی بر متغیرهای حالت[9] و کنترل‏کننده‏های مبتنی بر تخمینگرها[10] از جمله کنترل‏کننده‏های خطی موجود برای کنترل این سیستم‏ها می‏باشند. استفاده از

2-7-1-2 ویژگی ها و اختلال های همراه 26

2-7-1-3 ویژگی های خاص وابسته به فرهنگ، سن و جنسیت… 27

2-7-2 اختلال شخصیت مرزی.. 27

2-7-2-1 ویژگی های تشخیصی.. 27

2-7-2-2 ویژگی ها و اختلال های همراه 30

2-7-2-3 ویژگی های خاص وایسته به فرهنگ، سن و جنسیت… 30

2-7-3 اختلال شخصیت نمایشی.. 31

2-7-3-1 ویژگی های تشخیصی.. 31

2-7-3-2 ویژگی ها و اختلال های همراه 32

2-7-3-3 ویژگی های خاص وابسته به فرهنگ، سن و جنسیت… 33

2-7-4 اختلال شخصیت خودشیفته. 34

2-7-4-1 ویژگی های تشخیصی.. 34

2-7-4-2 ویژگی ها و اختلال های همراه 36

2-7-4-3 ویژگی های خاص وابسته به سن و جنسیت… 36

2-8- اختلال های شخصیت دسته ی ج.. 37

2-8-1 اختلال های شخصیت اجتنابی.. 37

2-8-1-1 ویژگی های تشخیصی.. 37

2-8-1-2 ویژگی ها و اختلال های همراه 38

2-8-1-3 ویژگی های خاص وابسته به فرهنگ، سن و جنسیت… 38

2-8-2 اختلال شخصیت وسواسی- جبری.. 39

2-8-2-1 ویژگی های تشخیصی.. 39

2-8-2-2 ویژگی ها و اختلال های همراه 41

 

2-8-2-3 ویژگی های خاص وابسته به فرهنگ و جنسیت… 42

2-9- اختلال شخصیت که به گونه ای دیگر مشخص نشده است… 42

2-10- پیشینه تحقیق.. 43

2-10-1 تحقیقات و پژوهش های داخلی.. 43

2-10-2 تحقیقات و پژوهش های خارجی.. 48

 

فصل سوم: روش پژوهش

3-1- مقدمه. 52

3-2- روش پژوهش… 52

3-3- جامعه آماری.. 52

3-4- روش نمونه گیری و حجم نمونه. 52

3-5- ملاک های ورود. 53

3-6- ملاک های خروج.. 53

3-7- ابزارهای پژوهش… 53

3-7-1 استفاده از تست میلون3. 53

3-7-2 پرسشنامه محقق ساخته مدیریت بدن. 54

3-8- شیوه اجرا 54

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها

4-1- مقدمه. 56

4-2- یافته های توصیفی.. 56

4-3- یافته های استنباطی.. 59

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری

5-1- مقدمه. 63

این مطلب را هم بخوانید :

5-2- بحث… 63

5-2-1 فرضیه اول. 63

5-2-2 فرضیه دوم. 64

5-2-3 فرضیه سوم. 64

5-2-4 فرضیه چهارم. 65

5-2-5 فرضیه پنجم. 65

5-2-6 فرضیه ششم. 65

5-2-7 فرضیه هفتم. 65

7-2-3- موتور استنتاج فازی.. 134
7-2-4- انواع فازی ساز.. 135
7-2-5- انواع غیر فازی سازها: 136
7-3- به کارگیری کنترلر فازی در مسئله مکان یابی چاه ها  137
7-3-1- تابع هدف مسئله.. 138
7-3-2- طراحی کنترلر فازی و قواعد فازی.. 138
7-3-2-1- تعریف قواعد فازی. 139
7-3-2-2- نحوه اعمال کنترلر فازی. 141
7-4- شبیه سازی و نتایج. 143
7-4-1- مخزن 1.. 143
7-4-2- مخزن 2.. 146
7-4-3- مخزن 3.. 147
7-4-4- مخزن 4.. 149
7-5- نتیجه گیری. 151
فصل هشتم: نتیجه گیری و پیشنهادات
8-1- نتیجه گیری. 153
8-2- پیشنهادات. 154
فهرست مراجع. 155
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

فهرست جدول‌ها
 
عنوان                                           صفحه
جدول 4-1: ویژگی مخازن شبیه سازی شده. 80
جدول 4-2: پارامترهای مخزن شماره 1. 81
جدول 4-3: نتایج حاصل از شبیه سازی. 85
جدول 4-4: نتایج شبیه سازی مخزن 2. 86
جدول 4-6: پارامترهای الگوریتم ژنتیک. 90
جدول 4-7: نتایج شبیه سازی الگوریتم ژنتیک. 91
جدول 4-8: زمان شبیه سازی کنترلر ILC.. 97
جدول 4-9: مقایسه مکان یابی FDG و ژنتیک. 99
جدول 5-1: مقایسه روش GA و HGA.. 112
جدول 5-2: مقایسه FDG و روش ترکیبی FDG+Kriging. 115
جدول 5-3: مقایسه FDG و روش ترکیبی FDG+Kriging. 116
جدول 6-1: ضرایب اختصاص برای مخزن همگن با 2چاه تزریق و 4چاه تولید. 121
جدول 6-2: بازدهی تزریق کننده ها در مخزن بخش 6-2-1-1. 123
جدول 6-3: مقایسه روش پیشنهادی ترکیبی با روش ژنتیک معمولی از لحاظ تعداد شبیه سازی. 126
جدول 6-4: پارامترهای مخزن ناهمگن. 127
جدول 6-5: مقایسه روش پیشنهادی ترکیبی با روش ژنتیک معمولی از لحاظ تعداد شبیه سازی. 128
جدول 7-1: مقایسه غیر فازی سازها. 137
جدول 7-2: قواعد فازی. 140
جدول 7-3: مشخصات مخزن. 143

فهرست شکل ها
عنوان                                    صفحه
شکل 1-1: میزان تقاضا برای نفت. 13

 

شکل 2-1: نمایش متغیرها در دو فضای ژنوتیپ و فنوتیپ. 29
شکل 2-2: تقاطع تک نقطه ای. 32
شکل 2-3: تقاطع دو نقطه ای. 32
شکل 2-4: تقاطع یکنواخت. 32
شکل 2-5: اپراتور جهش. 33
شکل 2-6: فلوچارت الگوریتم ژنتیک. 35
شکل 2-7: انتخاب جمعیت اولیه از اعضا. 36
شکل 2-8: ارزیابی تابع هدف. 37
شکل 2-9: انتخاب بهترین موقعیت ذرات. 37
شکل 2-10: به روز رسانی سرعت ذرات. 38
شکل 2-11: چگونگی به روز کردن موقعیت ذره در فضای جستجوی دو بعدی. 38
شکل 2-12: فلوچارت الگوریتم PSO.. 39
شکل 2-13: الگوریتم Polytope. 41
شکل 2-14: نحوه جستجوی الگوریتم HJ در فضای جستجوی دو بعدی  42
شکل 3-1: گسسته سازی گریدها در راستای محور افقی. 58
شکل 3-2 مجموعه ای از Streamline ها. 60
شکل 3-3: رسم میدان برای . SL ، از شروع شده و تا نقطه دنبال شده است.. 61
شکل 3-4: مسیر SL ها. 70
شکل 3-5: شمای کلی فایل های ورودی وخروجی FrontSim.. 75
شکل 3-6: نحوه ارتباط دو نرم افزار. 77
شکل4- 1: اشباع نفت در اولین بازه زمانی. 82
شکل4- 2: اشباع نفت در آخرین بازه زمانی. 83
شکل4- 3: منحنی FOPT بر حسب زمان شبیه سازی. 83
شکل4- 4: منحنی FWCT بر حسب زمان شبیه سازی. 84
شکل4- 5: اشباع نفت در آخرین بازه زمانی. 85
شکل4- 6: اشباع نفت در اولین بازه زمانی برای مخزن 2  85
شکل 4-7: منحنی NPV بر حسب مکان های مختلف چاه تزریق  88
شکل 4-8: مقایسه دو روش بهینه سازی PSO و ژنتیک. 92
شکل 4-9: کنترلر ILC.. 93
شکل 4-10: بلوک دیاگرام مسئله مکان یابی چاه به عنوان مسئله کنترلی. 94
شکل 4-11: نتایج خروجی کنترلر در تکرار های مختلف (مخزن مدل شده به روش SL). 96
شکل 4-12: نتایج خروجی کنترلر در تکرار های مختلف (مخزن مدل شده به روش FD). 97
شکل 4-13: نحوه پیاده سازی تکنیک LGR در یک مخزن. 99
شکل 4-14: تکرارهای مختلف الگوریتم جهت رسیدن به نقطه بهینه (شروع قرمز و بهینه آبی). 100
شکل 5-1: منحنی بر حسب . 105
شکل 5-2: فضای دو بعدی که داده ها به طور نامنظم پراکنده شده اند (سیاه رنگ) و نقطه ای که قرار است تخمین زده شود. (سفید رنگ)  108
شکل 5-3: تخمین یک تابع دو بعدی نمونه توسط روش Kriging. 109
شکل 5-4: فلوچارت الگوریتم ترکیبی ژنتیک و Kriging. 111
شکل 5-5: فلوچارت الگوریتم ترکیبی FDG وKriging. 113
شکل 5-6: مکان یابی بهینه چاه تزریق به کمک روش ترکیبی FDG و Kriging. 114
شکل 5-7: مکان یابی بهینه دو چاه تزریق به کمک روش ترکیبی FDG و Kriging. 115
شکل 6-1: ضرایب اختصاص بین یک تولید کننده و یک تزریق کننده به همراه یک آبده. 120
شکل 6-2: مخزن همگن مدل شده برمبنای SL. 121
شکل 6-3: فلوچارت الگوریتم ترکیبی ژنتیک و میزان بازدهی چاه ها  125
شکل 6-4: مقایسه روش پیشنهادی ترکیبی با روش ژنتیک معمولی  126
شکل 6-5: مقایسه روش پیشنهادی ترکیبی با روش ژنتیک معمولی  128
شکل 6-6: محل نقاط بهینه چاه های تزریق کننده. 129
شکل 7-1: ساختار اصلی سیستم های فازی خالص. 133
شکل 7-2: ساختار اصلی سیستم های فازی با فازی ساز و غیرفازی ساز  134
شکل 7-3: بلوک دیاگرام کنترلر فازی پیشنهادی. 138
شکل 7-4: جهت دور شدن چاه. 141
شکل 7-5: تابع عضویت برای . 142
شکل 7-6: تابع عضویت برای 142
شکل 7-7: تابع عضویت برای جهت خروجی. 143
شکل 7-8: منحنی FOPT برای مخزن1. 144
شکل 7-9: منحنی FWPT برای مخزن1. 145
شکل 7-10: جهت حرکت الگوریتم به ازای شرایط اولیه مختلف  145
شکل 7-11: نفوذپذیری در جهت x. 146
شکل 7-12: منحنی FOPT مخزن 2. 147
شکل 7-13: منحنی FWPT برای مخزن 2. 147
شکل 7-14: موقعیت چاه های مخزن شماره 3. 148
شکل 7-15: منحنی FWPT برای مخزن 3. 148
شکل 7-16: منحنی FOPT برای مخزن 3. 149
شکل 7-17: منحنی FOPT برای مخزن 4. 149

این مطلب را هم بخوانید :

شکل 7-18: منحنی FWPT برای مخزن 4. 150
شکل 7-19: محل مکان بهینه چاه تزریق در مخزن 4. 150

فصل اول

مقدمه‌

1-1- اهمیت مسئله

تامین انرژی مورد نیاز انسان ها یکی از مسائل مهمی است که با افزایش جمعیت جهان، روز به روز بر اهمیت آن افزوده می شود. منابع تامین انرژی متعددند و می توان آن را به دو دسته کلی منابع تجدید پذیر نظیر باد، آب، انرژی خورشیدی و … و منابع تجدید ناپذیر شامل زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت تقسیم بندی کرد. اما علی رغم آن که نقش منابع تجدید پذیر روز به روز در حال پر رنگ تر شدن است، سوخت های فسیلی از