Skip to main content
SUPERVISOR
Jafar Ghaisari,Marzieh Kamali,Mohsen DavazdahEmami
جعفر قیصری (استاد راهنما) مرضیه کمالی (استاد راهنما) محسن دوازده امامی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Hosseinzade
سیدمحسن حسین زاده درزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Compensation of Actuator Saturation Effect on Nonlinear Systems, Case Study: Superheater System
Actuator is a part of control system that converts the control signal to proper energy for process control. Actuator saturtion is one of unwanted phenomenon in industrial processes. Saturation in process means at least one part of the system has its maximum or minimum efficiency and it may cause problems such as unwanted transient response or even unstablity in industrial processes. Due to these problems saturation compensation is essential in control systems. Saturation occurs in both amplitude and rate of actuators. So far many methods have been developed to deal with input saturation for linear and nonlinear systems. In this thesis the case we have been use to simulate sturation compenstion methods is superheater system. Superheater is a heater that increase saturated steam temperature and turn it to superheated steam. The equations of superheater have been explained. One of the common methods to control nonlinear systems is to design the linear controller for the linearized model of nonlinear system. Nonlinear model linearization have been completed at equilibrium point. Some parameters of the superheater model are not known due to intense changes of temperature and pressure in superheater. To design the controller with this uncertainties an adaptive controller is proposed. The model reffrence adaptive controller for linearized model have been designed. To compensate input saturation, two methods have been used. First an adaptive model recovery Anti windup controller designed by adding an extra term to control law. Stability and error convergence to zero is proven. Another method to compensate the saturation effect is designed to change the adaptive law and useing states of a filter of nominal input and saturated input. To design controller for nonlinear model of superheater, feedback linearization method is employed. Due to uncertainties the control law is adaptive. Also backsteping controller is another method used to design controller for nonlinear model. An auxillary system is proposed to compensate the saturation effect .stability and error convergence to zero is proved. Key Words : Actuator saturation, Superheater, Adaptive control, Feedback linearization, Saturation Compensation, Back stepping
عملگر قسمتی از سیستم کنترل است که سیگنال ارسالی از کنترل کننده را به انرژی مناسب برای کنترل فرآیند تبدیل می کند. اشباع در عملگرها از پدیده های مخرب در فرایندهای صنعتی است که می تواند باعث مشکلاتی از جمله افزایش زمان و دامنه نوسانات خروجی ،ناپایداری و ... شود. زمانی اشباع در فرآیند رخ می‌دهد که حداقل یکی از بخش های سیستم در حداکثر یا حداقل کارایی خود باشند. به دلیل مشکلات زیادی که اشباع برای فرایند به وجود خواهد آورد، جبران سازی اثرات آن امری ضروری محسوب می‌شود. اشباع هم در دامنه و هم در سرعت عملگرها رخ می‌دهد. با پیشرفت های علم کنترل، روش های متفاوت و متنوعی برای مقابله با اثرات مخرب اشباع به وجود آمده است که برای سیستم های خطی و غیرخطی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. سیستمی که شبیه سازی ها را روی آن انجام دادیم، سوپرهیتر است. سوپرهیتر، یک مبدل گرمایی است که بخار اشباع را به بخار داغ و خشک تبدیل می کند و دمای آن را افزایش می دهد. به دلیل اینکه یکی از روش های طراحی کنترل کننده در سیستم های غیرخطی طراحی کنترل کننده برای مدل خطی شده حول نقطه کار است، خطی سازی را برای معادلات سوپرهیتر حول نقطه کار انجام می دهیم تا از معادلات خطی شده در شبیه سازی ها استفاده کنیم. با وجود تغییرات زیاد شرایط دمایی و فشار در سیستم سوپرهیتر، مقادیر برخی از پارامترهای موجود در مدل سوپرهیتر، به طور دقیق در لحظه مشخص نیست. به دلیل وجود همین نامعینی ها در فرآیند در مراحل بعدی باید طراحی به نحوی باشد که کنترل کننده نسبت به نامعینی های پارامتری مقاوم باشد و برای این کار از کنترل کننده تطبیقی استفاده شده است. دو روش برای مقابله با اثرات اشباع ورودی طراحی می‌شود. در روش اول برای جبران اثر اشباع از جبران ساز MRAWتطبیقی به نحوی برای مقابله با اثر اشباع استفاده کردیم که قسمت جدیدی به قانون کنترل تطبیقی اضافه می کند که ضرایب آن دائما به روزرسانی می‌شوند. اثبات همگرایی خطای ردیابی به صفر در این روش در پایان بیان میشود. در روش دیگر برای کنترل کننده تطبیقی از جبران سازی استفاده شده که با تعریف تابعی جدید و استفاده از حالت های فیلتری از اختلاف ورودی محاسبه شده و ورودی سیستم قانون تطبیق و معادله خطا اصلاح شده و اثرات اشباع ورودی تا حدود زیادی از بین می رود. طراحی برای مدل غیرخطی با روش های فیدبک خطی‌ساز و گام به عقب صورت می‌گیرد. برای مقاوم کردن کنترل کننده نسبت به نامعینی‌ها طراح‌ی با کم ک ابزارهای کنترل تطبیقی انجام می شود. برای جبران اثر اشباع ورودی، از یک سیستم کمکی که حالت های آن با توجه به وضعیت اشباع شدن تغییر می کنند، استفاده می شود و به اضافه کردن ترم جدیدی به قانون کنترل اثر اشباع ورودی را کاهش می‌دهد. واژه های کلیدی : ?1اشباع عملگر، ?3سوپرهیتر، ??کنترل تطبیق ?? فیدبک خطی‌ساز، ??جبران سازی اشباع، ?7گام به عقب.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی