توسعه روش برخط مبتني بر منطق فازي براي مواجهه‏ي همزمان با تاخير زماني و از دست رفتن بسته در سامانه‏هاي كنترل از طريق شبكه

Improvement of Fuzzy Logic Based Method Against Network Time Delay and Packet Loss Simultaneously in Networked Control Systems

سامانه‏هاي كنترل از طريق شبكه براي كنترل يك فرآيند از راه دور و از طريق شبكه‏هاي داده مخابراتي به كار مي‏روند. دو چالش بسيار مهم در اين سامانه‏ها،‏ تاخير زماني تصادفي و از دست رفتن بسته در شبكه مخابراتي مي‏باشد. كنترل‏گرهاي منطق فازي به خاطر ماهيت غيرخطي‏شان مي‏تواند گزينه خوبي براي كنترل‏كردن فرآيند باشد. در اين مقاله يك كنترل‏گر منطق فازي ارايه شده است كه توسط يك سامانه غيرخطي ديگر يعني يك شبكه عصبي با تاخيرهاي زماني تطبيق مي‏يابد. جدول قوانين كنترل‏گر فازي بر اساس يك رابطه غيرخطي مبتني بر تاخير تخميني شبكه،‏ مي‏چرخد. مقدار چرخش توسط شبكه عصبي محاسبه مي‏گردد. علي‏رغم كارهاي مشابه ديگر كه از مدل برنولي براي بررسي از دست رفتن بسته استفاده مي‏شود و تنها مي‏تواند از دست رفتن بسته را به صورت يكنواخت مدل نمايد،‏ در اين مقاله از مدل فرآيند ماركف استفاده مي‏شود تا بتوان اثر از دست رفتن بسته‏ها را به‏طور متوالي بر روي عملكرد كنترل‏گر پيشنهادي بررسي نمود. مقايسه نتايج شبيه‏سازي نشان مي‏دهد در تاخيرهاي حدود 600 ميلي‏ثانيه و در شرايطي كه از دست رفتن بسته به صورت متوالي با نرخ 70 درصد رخ مي‏دهد،‏ شاخص عملكرد كنترل‏گر پيشنهادي نسبت به شاخص عملكردهاي پيشگوگر اسميت و كنترل‏گر منطق فازي معمولي به ترتيب حدود 3 و 7 برابر بهتر شده است.

Networked Control Systems (NCSs) are used to control a remote process via data communication network. Two major drawbacks in these systems are network time delay and network packet loss. Fuzzy logic controllers due to their nonlinear inherent could be a good solution choice for controlling processes. In this paper, fuzzy logic controller can be adapted using a nonlinear system such as neural network. Fuzzy logic controller rules table rotates based on a nonlinear relation of network time delay estimation. The value of rotation was calculated using a neural network. Unlike some other similar works, this paper uses Markov chain to model packet loss instead of Bernoulli modeling. This method has the advantage of considering packet loss events consecutively. Simulation results show that if the network time delay is about 600 ms, then in the case that packet loss occurs consecutively with rate of 70%, the index of proposed controller performance is improved about 3 and 7 times in comparison with performance index of Smith predictor and fuzzy logic controller, respectively.