آنالیز قوام کنترل‌کننده طراحی شده براساس شرایط میرایی بحرانی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

با رشد و توسعه سیستم‌های کنترل فعال برپایه نظریه کنترل کلاسیک و مدرن، لزوم تضمین قوام سیستم‌ها در برابر عدم‌قطعیت‌ها مطرح شده است. برای اطمینان از عملکرد مناسب سیستم‌های کنترلی در برابر عدم‌قطعیت‌ها، نظریه کنترل جدید به نام نظریه کنترل مقاوم بنا نهاد شده است و سیستم‌های طراحی شده براساس این نظریه دارای دو ویژگی «عملکرد مقاوم» و «پایداری مقاوم» هستند. روش کنترل H_∞ یکی از پرکاربردترین روش‌های این نظریه است که در این روش، تضمین پایداری سیستم می‌تواند به کمک ناتساوی‌های ماتریسی خطی و تئوری لیاپانوف انجام شود. در این پژوهش، قوام سیستم کنترل فعال براساس شرایط میرایی بحرانی که یکی از جدیدترین الگوریتم‌های کنترل برپایه نظریه کنترل مدرن است، مورد بررسی قرار می‌گیرد و با کنترل‌کننده طراحی شده با روش H_∞ مقایسه می‌شود. باتوجه به حضور انواع عدم‌قطعیت‌ها در سیستم‌های کنترلی، آنالیز قوام سیستم کنترل فعال براساس شرایط میرایی بحرانی و طراحی کنترل‌کننده H_∞ با در نظر گرفتن عدم‌قطعیت‌های پارامتری، تأخیر زمانی، خطای سنسورها/محرک‌ها و خرابی محرک‌ها انجام می‌شود. به منظور مقایسه دو روش مذکور، دو سازه برشی 3 و 8 طبقه جهت ارزیابی پاسخ‌های سیستم در نظر گرفته می‌شوند. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که کارایی روش کنترل بر اساس شرایط میرایی بحرانی در کنترل شتاب سازه بهتر از روش کنترل H_∞ است. اما در مقایسه تأخیر زمانی مجاز سیستم‌های کنترلی، روش کنترل H_∞ نتایج بهتری را بدست می‌دهد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Robust analysis of the designed controller based on the critically damped condition

نویسندگان [English]

  • Alireza Aran
  • Javad Katebi
Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz,. Tabriz. Iran
چکیده [English]

The necessity of ensuring the robustness of the systems against uncertainties has been raised with the growth and development of active control systems based on classical and modern control theory. Therefore, the foundation of robust control theory has established as a new control theory. The H_∞ control method is one of the most widely used methods of this theory, in which system stability can be guaranteed by using linear matrix inequalities and Lyapunov theory. In this paper, the robustness of the active control system based on the critically damped conditions(CD), which is one of the latest control algorithms based on modern control theory, is investigated and it is compared with the controller designed by the H_∞ method. Due to the presence of various uncertainties in control systems such as parametric uncertainties, time delay, sensor/actuator faults, and actuators failure, the robust analysis of active control system based on the critically damped conditions and robust H_∞ controller synthesis is performed. In order to compare the two mentioned methods, two 3- and 8-story shear structures are considered to evaluate the responses. The obtained results show that the efficiency of the CD control method in controlling the acceleration of the structure is better than the H_∞ control method. But comparing the allowable time delay of control systems, the H_∞ control method provides better results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Robust Control, H_&infin
  • Control, Critically Damped Condition, Parametric Uncertainty, Time Delay, Sensor Faults, Actuator Failure