Skip to main content
SUPERVISOR
Saeid Hosseinia,Farid Sheikholeslam,Yadollah Zakeri hoseinabadi
سعید حسین نیا (استاد راهنما) فرید شیخ الاسلام (استاد راهنما) یداله ذاکری حسین ابادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehran Mirzaabolghasem Shirazi
مهران میرزاابوالقاسم شیرازی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385
Multivariable processes are found in many industries such as chemical, automobile and aerospace. Most of these processes have time delay. The complex and nonlinear nature of multi input multi output (MIMO) systems makes multivariable control a challenging task. Multivariable control becomes difficult in the presence of loop interactions where different control loops in the system exhibit coupled behavior in the control variables. There are many multivariable control techniques which have been developed to address the above issue, including advanced multivariable control techniques such as model predictive control (MPC). Among them, proportional integral derivative (PID) control has been the most common in industries. Application of fuzzy logic for control problems has been shown to improve the overall performance significantly. Although there are many applications related to SISO based fuzzy PID systems, the application, design and tuning of fuzzy PID systems for multivariable systems are less common. The adaptive and nonlinear nature of fuzzy control allows fuzzy PID systems to handle nonlinear systems more efficiently than using linear PID controllers. The objective of this thesis is to develop a technique to design and tune PID type fuzzy controllers for multivariable process systems. Fuzzy PID tuning is performed using the two level tuning principle, which was only used for SISO processes before. In this method, the overall tuning is decomposed into two tuning levels, low level and high level. The low level tuning is dedicated to devise linear gain parameters in the fuzzy PID system and the high level tuning is dedicated to adjust the fuzzy rule parameters. Six different fuzzy PID configurations are investigated and the necessary formulations to perform the two level control for each configuration are obtained. These six configurations are compared using four process independent criteria and the most effective one is chosen. In the first level, two novel analytical methods for calculating linear gains of fuzzy PID controller are presented. The idea of the first method is to bypass continuous infinite spectrum problem by converting a delay process to a rational discrete model and getting back continuous PID controller from its discrete form which is designed with pole placement. In the second method, using root locus and Nyquist techniques, a dominant pole placement method for designing a controller which can reduce interactions among different loops is presented. Static and dynamic decouplers are used for both methods to decouple the loops of the multivariable systems. The ability of the proposed methods in controlling different processes and rejecting disturbance and measurement noise is shown in Key Words PID Control, Multivariable Control, Two-Level Control, Fuzzy Control, Time Delay System
فرآیندهای چندمتغیره بخش قابل توجهی از صنایع مختلف از قبیل صنایع شیمیایی، پالایشگاهها، خودروسازی و هوافضا را تشکیل داده اند. بیشتر این فرآیندها دارای تاخیر زمانی نیز می باشند. ذات پیچیده و غیرخطی این گونه سیستمها و تداخل بین حلقه های مختلف آنها باعث شده که کنترل فرآیندهای چندمتغیره تاخیردار به یکی از مباحث چالش بر انگیز مهندسی کنترل تبدیل شود. اگرچه در گذشته روشهای مختلفی برای کنترل این فرآیندها ارائه شده است، ولی از آنجایی که کنترل کننده های PID پرطرفدارترین کنترل کننده ها در صنعت می باشند، در این پایان نامه سعی شده است با استفاده از این نوع کنترل کننده، روشی برای کنترل سیستمهای ذکر شده ارائه شود. با آنکه قبلا نیز تحقیقات متعددی در مورد کنترل کننده های PID برای سیستمهای SISO صورت گرفته است، ولی به کنترل کننده های MIMOPID کمتر پرداخته شده است. علاوه بر این، با توجه به غیرخطی بودن کنترل فازی و توانایی آن در کنترل مطلوب سیستمهای مختلف، در این تحقیق، پس از طراحی کنترل کننده PID، از کنترل فازی برای بهبود عملکرد سیستم نهایی استفاده شده است. از روش کنترل دو مرحله ای PID فازی که قبلا برای سیستمهای تک حلقه ای مورد استفاده قرار گرفته بود، در اینجا برای کنترل سیستمهای چندحلقه ای استفاده شده است. شش پیکربندی مختلف PID فازی که توانایی اجرای این نوع کنترل را دارند مورد بررسی قرار گرفته اند و روابط لازم برای اجرای این روش، برای هر یک از شش پیکربندی، به دست آمده است. علاوه بر این، با توجه به چهار معیار مستقل از فرآیند، توانایی این شش پیکربندی با یکدیگر مقایسه شده و بهترین آنها انتخاب شده است. در مرحله اول، بهره های خطی کنترل کننده PID فازی، که در واقع ضرایب PID می باشند، طراحی شده اند. برای این کار، دو روش مختلف ارائه گردیده است. در روش اول برای حل مشکل بُعد بی نهایت جمله تاخیر زمانی، یک روش جدید ارائه شده است و در روش دوم با استفاده از ایده های طراحی مبتنی بر نایکوئیست و اصلاح آنها برای سیستمهای تاخیردار و چندمتغیره، یک روش جایابی قطب غالب با توانایی کاهش تداخل بین حلقه ها معرفی شده است. در هر دو روش با استفاده از دکوپله کننده های استاتیکی و دینامیکی، حلقه های مختلف سیستم از یکدیگر دکوپله شده اند. عملکرد مطلوب روشهای ارائه شده در کنترل فرآیندهای مختلف و توانایی آنها در حذف اختلال و نویز به وسیله مثالها و شبیه سازیهای متعدد نشان داده شده است. اخیرا دو معیار برای ارزیابی توانایی کنترل کننده های فازی در تولید توابع غیرخطی متفاوت معرفی شده است. بر اساس این دو معیار، شش کنترل کننده فازی با سیستمهای استنتاج و توابع عضویت مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند و مناسب ترین آنها برای انجام مرحله دوم طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. تنظیم پارامترهای غیرخطی فازی با استفاده از قواعد تجربی انجام گرفته است. سرانجام با انجام شبیه سازی کامپیوتری کنترل یک فرآیند گرمایش خاک، نشان داده شده است که کنترل کننده نهایی، عملکرد مطلوبی در کنترل سیستمهای چندمتغیره تاخیردار دارد. برتری عملکرد این کنترل کننده بر یکی از روشهای معروف طراحی کنترل کننده برای سیستمهای ذ واژه های کلیدی: 1-کنترل PID 2-کنترل چندمتغیره 3-کنترل دو مرحله ای 4-کنترل فازی 5- سیستمهای تاخیردار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی