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

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.