طراحي كنترل كننده چندگانه بدون ضربه براي سيستم هاي غيرخطي مبتني بر پايداري و عملكرد

A Bumpless Switching Multiple-Controller Design for Nonlinear Systems Based on Integrated Stability and Performance

اين مقاله بر طراحي كنترل كننده چندگانه براي سيستم هاي غيرخطي متمركز است. در اين مقاله براي انتخاب مدل هاي محلي و طراحي كنترل كننده هاي محلي به صورت همزمان الگوريتمي ارايه مي شود كه به دانش تجربي اوليه از سيستم وابسته نبوده و نيازي به استفاده از يك آستانه اوليه ندارد. براي طراحي كنترل كننده هاي محلي با ساختار ساده تناسبي-انتگرالي، در روش پيشنهادي دو معيار پايداري و عملكرد با يكديگر تجميع مي شوند. از يك سو ساختار ساده كنترل كننده هاي محلي در روش پيشنهادي موجب سادگي كنترل كننده چندگانه جامع طراحي شده براي سيستم غيرخطي مي شود. اما از طرف ديگر، به دليل حضور انتگرال گير در ساختار كنترل كننده هاي محلي، به هنگام كليدزني ميان كنترل كننده هاي مختلف پديده ضربه رخ مي دهد كه موجب جهش در سيگنال كنترل در لحظات كليدزني شده و عملكرد حلقه بسته را تحت الشعاع قرار مي دهد. لذا براي برطرف كردن اين موضوع، در اين مقاله يك روش انتقال بدون ضربه ميان كنترل كننده هاي محلي مورد استفاده قرار مي گيرد كه در آن با تغذيه كنترل كننده هاي غيرفعال با سيگنالي غير از سيگنال خطا از جهش ناگهاني سيگنال كنترل به هنگام كليدزني جلوگيري مي شود. براي بررسي روش ارايه شده، يك سيستم غيرخطي شبيه سازي شده است. نتايج حاصله نشان مي دهند كه روش بدون ضربه نتايج بهتري را در مقايسه با مراجع ديگر به هنگام انتقال ميان نواحي كاري مختلف ارايه مي دهد.

This paper focuses on designing multiple-controller for nonlinear dynamic systems. An algorithm is proposed that integrates two stages of selecting the nominal local models and designing the local controllers. The proposed algorithm does not need to a priori knowledge about the system and a prior experience to choose the gridding threshold. In order to design the local controllers, the stability and performance criteria are integrated and the local controllers have a simple Proportional-Integral (PI) structure. Although the simple local PI controllers lead to have a simple global multiple-controller, but the bump phenomenon occurs when switching between the active local controller in the closed-loop and another controller in the off-line controllers set waiting to take over the control loop. In order to solve the lift-off and landing issues by switching among different local controllers, a linear quadratic bumpless transfer method is used in the closed-loop. The off-line local controllers were not fed by the error signal to have a bumpless switch. Therefore, the proposed multiple-controller design method provides support to have a gentle switch among different local controllers. To evaluate the proposed method a nonlinear CSTR is simulated. The simulation results demonstrate the success of the proposed method in set-point tracking with a smooth control signal in comparison with the opponents.