دانلود پایان نامه

عنوان صفحه

۵-۳- جبران سازی موازی توزیع یافته سیستم فازی نوع ۲ تاکاگی – سوگنو ۹۹
۵-۳-۱- پایداری کنترل کننده تاکاگی – سوگنو ۱۰۱
۵-۳-۲- طراحی کنترل کننده فازی ۱۰۲
۵-۴- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲ با دیگر
روشهای مطرح شده ..۱۰۹
۵-۴-۱- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲ با کنترل
کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی ۱۱۰
۵-۴-۲- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲
با کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک ۱۱۲
۵-۴-۳- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲
با کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی ۱۱۴
۵-۴-۴- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲
با کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی بر اساس الگوریتم PSO ۱۱۷

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
۶-۱- نتیجه گیری ۱۲۱
۶-۲- پیشنهادات ۱۲۳

فهرست منابع ۱۲۴

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول (۲-۱): پارامترهای مدل دینامیکی غیرخطی جرثقیل با کابل کششی ۹
جدول (۲-۲): مقادیر بهرههای کنترل کننده مقاوم مشتقی-انتگرالی-تناسبی ۱۴
جدول (۲-۳): بهره های بهینه کنترل کنندهها با استفاده از الگوریتم ژنتیک ۱۵
جدول (۲-۴): کارایی کنترل کنندههای مختلف ۱۶
جدول (۲-۵): بهرههای بهینه کنترل کنندها با استفاده از الگوریتم PSO ۱۷
جدول (۲-۶): مقادیر بهره های کنترل کننده مقاوم مشتقی-انتگرالی-تناسبی ۱۸
جدول (۴-۱): عملکردکنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی برای کنترل
موقعیت سیستم ۶۶
جدول (۴-۲): عملکردکنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته برای کنترل
موقعیت سیستم ..۶۷
جدول (۴-۳): عملکردکنترل کننده کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی برای کنترل
نوسانات بار ۶۷
جدول (۴-۴): عملکردکنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته برای
کنترل نوسانات بار ۶۸

عنوان صفحه

جدول (۴-۵): کارآیی کنترل کننده فازی تناسبی- انتگرالی-مشتقی برای موقعیت
سرجرثقیل ۵/۰ متر ۷۶
جدول (۴-۶): کارآیی کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته پیشنهاد شده
برای موقعیت سرجرثقیل ۵/۰متر ۷۷
جدول (۴-۷): کارایی کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO
به ازای طول کابل ۷۵/۰متر ۸۰
جدول (۴-۸): کارایی کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته به ازای
طول کابل ۷۵/۰متر ۸۰

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شکل (۱-۱): جرثقیل با کابل کششی ۴
شکل (۱-۲): نمایی دیگر ازحمل بار توسط جرثقیل ۵
شکل (۲-۱): مدل جرثقیل با کابل کششی ۸
شکل (۲-۲): نمودار بلوکی کنترل جرثقیل با کابل کششی ۱۱
شکل (۲-۳): مدل مرجع مورد نظر طراح برای عملکرد دینامیکی موقعیت سر جرثقیل ۱۷
شکل (۲-۴): بلوک دیاگرام کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی ۱۸
شکل (۲-۵): توابع عضویت فازی مربوط به ورودیها ۱۹
شکل (۲-۶): توابع عضویت فازی مربوط به خروجی ۱۹
شکل (۲-۷): بلوک دیاگرام تنظیم بهرههای کنترل کننده با استفاده از منطق فازی ۲۰
شکل (۳-۱): نحوه محاسبه خروجی در کنترل کننده سوگنو ۲۹
شکل (۳-۲): نحوه محاسبه خروجی قطعی از مقادیر فازی در کنترل کننده سوگنو ۲۹
شکل (۳-۳): ایده ناحیه بندی کردن غیرخطی ۳۴
شکل (۳-۴): ایده ناحیه بندی کردن غیرخطی محلی ۳۴
شکل (۳-۵): توابع عضویت فازی M_1 (z_1 (t)) و M_2 (z_1 (t)) ۳۶
شکل (۳-۶): توابع عضویت فازی N_1 (z_2 (t)) و N_2 (z_2 (t)) ۳۷
عنوان صفحه

شکل (۳-۷): سیستم ردیاب با پیش جبران ساز ورودی مرجع ۴۶
شکل (۴-۱): توابع عضویت مربوط به Z_1 (t) ۵۲
شکل (۴-۲): توابع عضویت مربوط به Z_2 (t) ۵۳
شکل (۴-۳): توابع عضویت مربوط به Z_3 (t) ۵۴
شکل (۴-۴): توابع عضویت مربوط به Z_4 (t) ۵۵
شکل (۴-۵): توابع عضویت مربوط به Z_5 (t) ۵۶
شکل (۴-۶): ساختار کلی کنترل جرثقیل با کابل کششی ۶۲
شکل (۴-۷): موقعیت سر جرثقیل در غیاب کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب ۱ متر،
جرم بار ۱ کیلوگرم وطول کابل ۵/۰متر ۶۲
شکل (۴-۸): زاویه نوسان بار در غیاب کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب ۱ متر،
جرم بار ۱ کیلوگرم وطول کابل ۵/۰متر ۶۲
شکل (۴-۹): موقعیت سر جرثقیل در حضور کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب ۱ متر،
جرم بار ۱ کیلوگرم وطول کابل ۵/۰متر ۶۳
شکل (۴-۱۰): زاویه نوسان بار در حضور کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب ۱ متر،
جرم بار ۱ کیلوگرم و طول کابل ۵/۰متر ۶۳
شکل (۴-۱۱):کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی – موقعیت سر جرثقیل
به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۶۴
شکل (۴-۱۲): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، موقعیت سر جرثقیل
به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۶۵
شکل (۴-۱۳): کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی، زاویه بار با سر جرثقیل
به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۶۵
عنوان صفحه

شکل (۴-۱۴): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، زاویه بار با سر جرثقیل
به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۶۶
شکل (۴-۱۵): کنترل کننده PID براساس الگوریتم ژنتیک، کنترل موقعیت سر جرثقیل
به ازای بهره های کنترلی متفاوت و مسافت۵/۰ و ج
رم بار ۱ کیلو گرم و طول کابل ۵/۰ ۶۹
شکل (۴-۱۶): کنترل‌کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، کنترل موقعیت سرجرثقیل
به ازای مسافت ۵/۰و جرم بار ۱ کیلوگرم و طول کابل ۵/۰ متر ۶۹
شکل (۴-۱۷): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک، زاویه
بار با سر جرثقیل به ازای بهرههای کنترلی متفاوت و مسافت ۵/۰ ۷۰
شکل (۴-۱۸): کنترلکننده جبرانساز موازی توزیع یافته، زاویه بار با سرجرثقیل
به ازای مسافت ۵/۰ و جرم بار ۱ و طول کابل ۵/۰ متر ۷۰
شکل (۴-۱۹): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی، کنترل
موقعیت سر جرثقیل به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۱
شکل (۴-۲۰): کنترلکننده جبرانساز موازی توزیع یافته، کنترل موقعیت سرجرثقیل
به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۲
شکل (۴-۲۱): کنترلکننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی، کنترل
زاویه بار با سر جرثقیل به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۲
شکل (۴-۲۲): کنترلکننده جبرانساز موازی توزیع یافته، کنترل زاویه بار به ازای
جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ متر ۷۳
شکل (۴-۲۳): کنترلکننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیمکننده فازی، کنترل
موقعیت سر جرثقیل به ازای جرم بار ۱ و طول کابل ۲۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۳
شکل (۴-۲۴): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، کنترل موقعیت سر
جرثقیل به ازای جرم بار ۱ و طول کابل ۲۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۴
عنوان صفحه

شکل (۴-۲۵): کنترلکننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیمکننده فازی،
کنترل زاویه بار با سرجرثقیل به ازای جرم بار ۱ و طول کابل ۲۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۴
شکل (۴-۲۶): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، کنترل زاویه بار با سر
جرثقیل به ازای جرم بار ۱ و طول کابل ۲۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۷۵
شکل (۴-۲۷): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،
موقعیت سر جرثقیل به ازای مسافتهای متفاوت ۷۸
شکل (۴-۲۸): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع شده، موقعیت سر جرثقیل
به ازای مسافتهای متفاوت ۷۸
شکل (۴-۲۹): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،
زاویه نوسان بار به ازای مسافتهای متفاوت ۷۹
شکل (۴-۳۰): کنترل‌کننده‌جبرانساز موازی توزیع یافته، زاویه نوسان بار
به ازای مسافتهای‌متفاوت ۷۹
شکل (۵-۱): یک مجموعه فازی نوع ۲ ۸۳
شکل (۵-۲): رد پای عدم قطعیت مجموعه فازی نوع ۲ ۸۵
شکل (۵-۳): یک مجموعه فازی نوع ۲ بازه ای ۸۶
شکل (۵-۴): تابع عضویت فازی نوع ۲ E ̃_۱ (x_3) ۱۰۳
شکل (۵-۵): تابع عضویت فازی نوع ۲ E ̃_۲ (x_3) ۱۰۴
شکل (۵-۶): تابع عضویت فازی نوع ۲ F ̃_۱ (x_3)………………………………………………… ۱۰۴
شکل (۵-۷): تابع عضویت فازی نوع ۲ F ̃_۲ (x_3) ۱۰۵
شکل (۵-۸): تابع عضویت فازی نوع ۲ G ̃_۱ (x_3) ۱۰۵
شکل (۵-۹): تابع عضویت فازی نوع ۲ G ̃_۲ (x_3) ۱۰۶
شکل (۵-۱۰): تابع عضویت فازی نوع ۲ H ̃_۱ (x_3) ۱۰۶
عنوان صفحه

شکل (۵-۱۱): تابع عضویت فازی نوع ۲ H ̃_۲ (x_3) ۱۰۷
شکل (۵-۱۲): تابع عضویت فازی نوع ۲ P ̃_۱ (x_3) ۱۰۷
شکل (۵-۱۳): تابع عضویت فازی نوع ۲ P ̃_۲ (x_3) ۱۰۸
شکل (۵-۱۴): کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی- موقعیت سر جرثقیل
به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۱۰۹
شکل (۵-۱۵): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، موقعیت سر جرثقیل
به ازای جرم بار ۲۵/۰ و طول کابل ۶/۰ برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۱۱۰
شکل (۵-۱۶): کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی، زاویه بار با سر
جرثقیل به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۱۱۰
شکل (۵-۱۷): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع۲، زاویه بار با
سر جرثقیل به ازای ۲۵/۰ جرم بار و طول کابل ۶/۰ برای رسیدن به موقعیت ۷/۰ متر ۱۱۱
شکل (۵-۱۸): کنترل کننده PID براساس الگوریتم ژنتیک، کنترل موقعیت سر جرثقیل
به ازای بهره های کنترلی متفاوت و مسافت۵/۰ و جرم بار ۱ کیلو گرم و طول کابل ۵/۰ ۱۱۲
شکل (۵-۱۹): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲، کنترل موقعیت
سرجرثقیل به ازای مسافت ۵/۰و جرم بار ۱ کیلوگرم و طول کابل ۵/۰ متر ۱۱۲
شکل (۵-۲۰): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک،
زاویه بار با سر جرثقیل به ازای بهرههای کنترلی متفاوت و مسافت ۵/۰ ۱۱۳
شکل (۵-۲۱): کنترلکننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲، زاویه بار با
سرجرثقیل به ازای مسافت ۵/۰و جرم بار ۱ و طول کابل ۵/ ۰ متر ۱۱۳
شکل (۵-۲۲): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی‌با تنظیم‌کننده فازی،‌ کنترل
‌موقعیت سر جرثقیل به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۱۱۴
عنوان صفحه

شکل (۵-۲۳): کنترلکننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲، کنترل موقعیت
سر جرثقیل به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۱۱۵
شکل (۵-۲۴): کنترلکننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی، کنترل
زاویه بار با سر جرثقیل به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/۰ ۱۱۵
شکل (۵-۲۵): کنترلکننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲، کنترل زاویه بار
به ازای جرم بار ۵/۰ و طول کابل ۷۵/۰ و مسافت ۵/ متر ۱۱۶
شکل (۵-۲۶): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،
موقعیت سر جرثقیل به ازای مسافتهای متفاوت ۱۱۷
شکل (۵-۲۷): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع شده نوع ۲، موقع
یت
سر جرثقیل به ازای مسافتهای متفاوت ۱۱۷
شکل (۵-۲۸): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،
زاویه نوسان بار به ازای مسافتهای متفاوت ۱۱۸
شکل (۵-۲۹): کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع ۲، زاویه نوسان بار
به ازای مسافتهای متفاوت ۱۱۸

فهرست نشانه های اختصاری

= m1 جرم بار
= m2 جرم سر جرثقیل
= l طول کابل
= kt ثابث گشتاور
= ke ثابت الکتریکی
= B ثابت اصطکاک
= rp شعاع قرقره
= r نسبت دنده
= Tl گشتاور بار
= Tm گشتاور موتور
= i جریان آرمیچر
= L اندوکتانس
=R مقاومت
=V ولتاژ ورودی

فصل اول

مقدمه

در صنعت، جرثقیلها۱ به طور گسترده برای حمل بارهای سنگین و مواد پر خطر در کارخانهها، صنایع هستهای، ساختمانهای بلند و صنایع کشتی سازی استفاده میشوند. جرثقیل باید بار معلق را با بیشترین سرعت وکمترین نوسان۲ در مقصد جابجا کند[۱]. در بیشتر جرثقیلها بعد از انتقال سریع بار به نقطه پایانی، توقف ناگهانی باعث بوجود آمدن حرکت نوسانی در بار میشود. این حرکت نوسانی ممکن است که به بار و تجهیزات اطراف آسیب برساند. علاوه بر آن اپراتور باید برای قرار دادن بار در محل مورد نظر منتظر اتمام این نوسانات باشد.
روشهای کنترلی زیادی بر پایه روشهای کلاسیک و مدرن پیشنهاد و تست شده است، که میتوان به روشهای کنترل تطبیقی [۲-۳]، کنترل با استفاده از الگوریتم ژنتیک و کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتقی در [۴]، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات [۵] اشاره کرد. بیشتر روش‌های کلاسیک تنها وقتی قابل استفاده هستند که مدل دقیقی از جرثقیل در دسترس باشد. روش های ارائه شده در کنترل فازی به خوبی این قابلیت را دارند که بر روی سیستم هایی که مدل ریاضی دقیقی ندارند و یا به هر نحو اطلاعات محدودی در مورد آنها در اختیار است، پیاده شوند. همین امر یکی از دلایل عمده کاربرد چشم گیر منطق فازی در پروسههای صنعتی است.
کنترل کنندههای فازی به سه دسته عمده ممدانی۳، سوگنو و تاکاگی- سوگنو۴ تقسیم میشوند. در کنترل کننده های ممدانی و سوگنو طراحی بر پایه دانش تجربی از عملکرد سیستم و به روش سعی و خطا انجام میشود. در حالی که طراحی کنترل کننده تاکاگی-سوگنو بر پایه مدل ریاضی سیستم و با در نظر گرفتن هر یک از قوانین ارائه شده به عنوان یک مدل خطی محلی از کل سیستم در نظر گرفته می شود.
یک کنترل کننده فازی، معمولا یک کنترل کننده غیرخطی به فرم u=φ(e,e ̇) میباشد که φ در آن یک تابع فازی است. بنابراین تعمیم روشهای طراحی و آنالیز در کنترل غیرخطی، امکان مطالعه کنترل


پاسخی بگذارید