طراحی کنترلر PID تطبیقی، برای سیستم های غیرخطی به وسیله شبکه عصبی فازی

بر اساس مقاله زیر

1. A fuzzy model based adaptive PID controller design for nonlinear and uncertain processes- Aydogan Savran, Gokalp Kahraman. 2014.

فهرست مطالب

فصل 1-   مقدمه… 2

فصل 2-   کنترل کننده PID.. 3

2-1-   معرفی کنترل کننده 3

2-2-   محدودیت های فیزیکی.. 3

فصل 3-   سیستم عصبی- فازی و آموزش آن.. 4

3-1-   معرفی سیستم فازی.. 4

3-2-   نحوه آموزش سیستم فازی.. 4

3-3-   طریقه استفاده از سیستم فازی در طراحی کنترلر. 5

فصل 4-   نحوه آپدیت پارامترهای کنترل کننده PID.. 6

4-1-   معرفی کنترل کننده 6

4-2-   آپدیت پارامترهای کنترل کننده 6

4-2-1-     روش گرادیان نزولی (GD) 6

4-2-2-     روش Levenberg-Marquardt(LM) 8

فصل 5-   سیستم bioreactor 10

5-1-   معرفی سیستم.. 10

5-2-   نحوه داده برداری از سیستم.. 10

فصل 6-   شبیه سازی.. 11

6-1-   کنترل سیستم bioreactor در ناحیه پایدار و ناپایدار 11

6-2-     بررسی مقاوم بودن در برابر نویز. 13

6-3-   عملکرد سیستم حلقه بسته در برابر تغییرات سریع پارامترها 14

مرجع………….. 16

در این پروژه، از یک روش جدید تطبیقی برای طراحی کنترلر کلاسیک PID، برای سیستم­های غیر خطی استفاه می­کنیم که طراحی کنترلر PID برای چنین سیستم­هایی بسیار مشکل می­باشد. این پروژه برگرفته از یک مقاله می­باشد که در سال 2014 چاپ شده است. در اینجا طراحی کنترلر اولین هدف نمی­باشد، چون این کار بسیار مشکل می­باشد. در اینجا یک سیستم فازی طراحی می­شود که براساس داده­های ورودی و خروجی سیستم می­باشد و مزیت این کار این است که داشتن اولین مدل از سیستم نیاز نمی­باشد. پس از طراحی سیستم فازی به عنوان یک شناساگر، کنترلر PID را برای این سیستم فازی طوری طراحی می­کنیم که عملکرد مناسبی را داشته باشد. در این روش تطبیقی بودن وقتی خود را نشان می­دهد که برای طراحی شناساگر، در بازه­های زمانی مختلف متوالی شناساگر بطور مرتب آپدیت شود و در نتیجه پارامترهای کنترلر PID را نیز آپدیت کند.

دراینجا عملکرد سیستم bioreactor را با این روش چک می کنیم که بسیار خوب جواب می ­دهد. عملکرد این طراحی نشان داده است که در tracking و robust بودن در برابر نویز بسیار خوب عمل می­کند. این روش، عملکرد بسیار خوبی در شرایط بسیاربد مانند تغییرات سریع پارامترهای سیستم، نویز و ناپایداری دارد. شماتیک روش به کار برده شده به صورت شکل1-1 می­باشد. در این پروژه سعی می­شود که این روش را شبیه سازی کنیم و روی سیستم bioreactor که معادلات آن موجود می­باشد پیاده سازی کنیم. در فصل­های بعد هر یک از بخش­های سیستم را توضیح خواهیم داد.