طراحي كنترل‌كننده پايدار مقاوم بهينه فازي جهت پايدارسازي سرعت خودروي برقي، در حضور عدم قطعيت‌هاي پارامتري و اغتشاشات خارجي

Robust Optimal Stable Fuzzy Controller Design for Stabilization of Electric Vehicle Speed, in Presence of Parametric Uncertainties and External Disturbances

در معادلات ديناميكي غير خطي خودروي برقي، پارامترهايي از قبيل ضريب اصطكاك بين لاستيك و جاده، ضريب كشش، مقاومت آرميچر و مقاومت سيم‌پيچ ميدان، داراي عدم قطعيت هستند. طراحي يك كنترل‌كننده كه در حضور اين عدم قطعيت‌هاي پارامتري و همچنين در حضور اغتشاشات خارجي عملكردي مقاوم داشته باشد و از طرفي به طور توأمان معيار بهينگي را نيز ارضا نمايد، مسأله‌اي چالش‌برانگيز است. در كاربردهاي عملي، علاوه بر مشكل فوق بايد حجم محاسبات ورودي كنترل را نيز مد نظر قرار داده و يك تعامل منطقي بين عملكرد مطلوب كنترل‌كننده و حجم محاسبات برقرار نمود. در مقاله پيش روي، بر اساس مدل فازي تاكاگي- سوگنوِ خودروي برقي، يك كنترل‌كننده پايدار مقاوم بهينه فازي مبتني بر جبران‌ساز موازي توزيع‌يافته طراحي مي‌گردد. بهره‌هاي پسخور پايدارساز مدل فازي، كران بالاي عدم قطعيت‌ها، كران بالاي اثر اغتشاشات و كران بالاي تابع هزينه، از طريق حل يك مسأله كمينه‌سازي و بر اساس نامساوي‌هاي ماتريسي خطي به صورت كاملاً برون‌خط به دست مي‌آيند و لذا حجم محاسبات ورودي كنترل، فوق‌العاده كم است. اين امر، امكان پياده‌سازي عملي كنترل‌كننده پيشنهادي را ميسر مي‌سازد. عملكرد مطلوب كنترل‌كننده پيشنهادي در شبيه‌سازي‌هاي پنج مرحله‌اي نمايش داده شده است.

In electric vehicle’s nonlinear dynamic equations, some parameters has uncertainty such as the coefficient of rolling resistance, drag coefficient, armature resistance and field winding resistance. Design of a controller that is robust in the presence of these parametric uncertainties and also in presence of external disturbances, and on the other hand simultaneously satisfies the optimality criteria, is a challenging issue. In practical applications, in addition to the above problem, the computational load of the control input should also be considered and provide a rational interaction between the controller's desirable performance and the calculations volume. In the present paper, a robust optimal stable fuzzy controller based on the parallel distributed compensation is designed, using Takagi-Sugeno fuzzy model of electric vehicle. The stabilizer feedback gains of fuzzy model, the upper bound of the uncertainties, the upper bound of the disturbances effect, and the upper bound of the cost function are obtained completely offline, through the solving of a minimization problem based on the linear matrix inequality. Therefore, the calculation volume of the control input is extremely low. This allows the practical implementation of the proposed controller. The favorable performance of the proposed controller is demonstrated in five-step simulations.