طراحي و شبيه سازي كنترل كننده مدل پيشبين مبتني بر سيستم فازي نوع 2 براي كنترل سيستم غيرخطي بويلر توربين

Designing and simulating model predictive controller based on type-2 fuzzy system for a nonlinear boiler-turbine system

در اين مقاله يك روش كنترل مدل پيشبين فازي جديد به منظور كنترل سيستم بويلر توربين به عنوان يك سيستم غيرخطي نامعين ارائه ميگردد. در روش پيشنهادي جهت غلبه بر عواملي كه به علت عدم دقت مدل سيستم ميتوانند منجر به بروز خطاي ماندگار يا باياس در روش كنترل پيشبين گردند از سيستم فازي استفاده شده است. در اين راستا با توجه به مدل تكه اي خطي سيستم و در نظر گرفتن محدوديتهاي موجود در حالتهاي سيستم و سيگنال كنترلي، يك كنترل كننده پيشبين با هدف بهينه سازي تابع هزينه مقيد طراحي ميشود. در طرح كنترلي ارائه شده از يك ناظر فازي نوع 2 براي تعيين سيگنال ورودي مرجع با توجه به شرايط سيستم استفاده ميشود. در اين مطالعه نشان داده مي شود كه به كارگيري سيستمهاي فازي نوع 2 در روش كنترل پيشبين به جاي سيستمهاي فازي نوع 1 منجر به نتايج رضايت بخشي ميگردد. روش پيشنهادي به مدل غيرخطي سيستم بويلر توربين اعمال شود و نتايج حاصل از شبيه سازي، موثر بودن اين روش در مقايسه با روش هاي كنترل پيشبين فازي موجود را به ويژه در شرايطي نشان ميدهد كه وجود نامعيني در مدل وجود دارد.

In this paper, a novel model predictive control method is presented for controlling a boiler-turbine system as an uncertain nonlinear system. In the proposed method, type-2 fuzzy system is used to cope with steady state error or bias appeared in the predictive control method due to the effects of model mismatch. For this purpose, using a piece-wise linear model of the system and considering the constraints in the system and the control signal, a predictive controller is designed to solve a constrained optimization problem. . In the presented control scheme, a type-2 fuzzy supervisor is used to adjust the reference input signal according to the system conditions. It has been shown that utilizing type-2 fuzzy system in the predictive control method, instead of type-1 fuzzy system, leads to satisfactory results. The proposed method is applied to the nonlinear model of the boiler-turbine system and the simulation results show the effectiveness of this method compared with the existing fuzzy predictive control methods, especially for the conditions in which the model uncertainty is present.