رهيافتي نوين در طراحي و پياده‌سازي كنترل چندلايه در بستر اينترنت اشياء

A New Approach to Design and Implementation of Multi- Layer Control in the IoT

در اين پژوهش روي توسعه دانش فني و پياده‌سازي راهبردهاي كنترل نوين در بستر اينترنت اشياء تمركز شده است. در اين راستا معماري كنترلي طراحي شد كه با استفاده از كنترل چندلايه سلسه مراتبي در بستر اينترنت اشياء امكان ارتباط‌گيري و انتقال اطلاعات از لايه‌هاي پايين‌تر به بالاتر در مقياس جهاني و امكان پردازش داده‌ها و ارايه راهكار كنترلي متناسب با شرايط جديد از لايه‌هاي بالاتر به پايين‌تر فراهم آمده است. از كاربردهاي اصلي اين رويكرد مي‌توان به كنترل سيستم‌هاي داراي لختي زياد و هوشمندسازي زير سيستم‌ها با هزينه كم براي كنترل سيستم‌ها با مقياس بزرگ اشاره كرد. با دو لايه‌شدن سيستم‌هايي با لختي زياد، امكان بهينه‌شدن كنترل‌كننده محلي توسط كنترل اصلي فراهم مي‌شود. بدين منظور كنترل‌كننده دو لايه‌اي كه در لايه پاييني كنترل سيستم‌هاي با لختي زياد دما و رطوبت خاك را به ترتيب در قالب كنترل PID و IFTTT بر عهده داشته و در لايه بالايي با استفاده از اطلاعات دريافتي از لايه پاييني و به كارگيري الگوريتم تكامل تفاضلي (DE) و كنترل‌كننده ANFIS، به ترتيب ضرايب كنترل‌كننده PID اعمال شده در زير سيستم و نقاط كاري IFTTT كنترل را به طور پيوسته بهينه مي‌نمايد، در نظر گرفته شده است. با اين عمل حجم و پيچيدگي سخت‌افزارهاي به كار گرفته شده در لايه‌هاي پايين‌تر و به تبع هزينه‌هاي ناشي از آنها كاهش پيدا كرده و در عين حال زير سيستم مربوطه هوشمند شده است. از طرفي امكان پياده‌سازي كنترل‌كننده‌هاي پيچيده در لايه‌هاي سطح پاييني در سيستم‌هاي مقياس بزرگ فراهم شده و امكان كنترل سيستم‌هاي با لختي زياد نيز فراهم مي‌آيد. نتايج شبيه‌سازي و آزمايش عملي نيز حاكي از آن است كه اين استراتژي كنترلي در بسترهاي اينترنت اشياء بسيار موثر واقع شده است.

In this research, the development of technical knowledge and the implementation of modern control strategies on the IoT platform has been investigated. In this regard, using multilayer hierarchical control over the IoT platform enables the communication and transfer of information from lower layers to upper layers, and the ability to process data and provide of control solutions considering new conditions from upper layers to lower layers. One of the main applications of this approach is the control of high-inertia systems, by optimizing the local layer by the main layer. For this purpose, a two-layer controller has been considered, that controls the soil temperature and humidity time-delay systems in the bottom layer in the form of PID and IFTTT control, respectively. Meanwhile, the upper layer uses the obtained information and the differential evolution algorithm (DE) and ANFIS controller, adjust the PID controller coefficients applied to the subsystem and IFTTT workstations, respectively. This reduces the size and complexity of the hardware used in the lower layers and consequently reduces the costs involved. It allows the implementation of sophisticated controllers, especially on large-scale plants. On the other hand, it is also possible to control high-inertia systems. The simulation results and practical tests indicated that this control strategy was very effective in IoT platforms.