وبلاگ

در اواخر دهه هشتاد میلادی تقریباً یک مجموعه کاملی از دانش برای سیستم­های خطی به وجود آمده بود (که شامل تکنیک‌های بسیار قوی از تحلیل کنترل نیز می‌شد). تلاش برای استفاده از پیشرفت‌های تئوری سیستم‌های خطی در سیستم‌های غیرخطی بسیاری از محققان را به حرکت واداشت. پیشرفت­هایی در این مورد در سیستم­های غیرخطی در موارد مفهومی و مهم، از قبیل کنترل­پذیری، رؤیت­پذیری و تحقق­پذیری با موفقیت به حد کمال رسیدند. با وجود پیشرفت­های عمده تا به امروز، تکنیک­های جامع برای پایدارسازی سیستم­های غیرخطی فقط برای کلاس­های مشخصی به وجود آمده است، که این به خاطر پیچیدگی بسیار زیاد رفتار سیستم­های دارای دینامیک غیرخطی می­باشد، که مانع از ایجاد یک تئوری یکپارچه می­گردد. از طرف دیگر، پیشرفت­های تکنولوژیکی جدید، یک سری مسأله­های مهندسی را ایجاد کرده بود که اثرات غیرخطی مشخصی را باید به حساب می­آورد، که متاسفانه تئوری پیشرفته نتوانست با آنها به صورت موفقیت‌آمیز برخورد نماید، زیرا ساختار­های قابل قبولی که با بصورت تحلیلی بدست آمده­اند، لزوماً با محدودیت­های فیزیکی منطبق نیستند (اورتگا، 1998).
 
موتورهای القایی به دلیل قابلیت اطمینان، استحکام و قیمت کم، امروزه یکی از مهمترین محرکه های سیستم‌های صنعتی محسوب می‌شوند. با این وجود، مبحث کنترل این موتورها به دلیل وجود دینامیک‌های تزویج شده چند ورودی چند خروجی با پیچیدگیهای خاصی همراه است. با پیشنهاد روش کنترل برداری در اواخر دهه هفتاد امکان کنترل مستقل گشتاور و شار مغناطیسی برای این موتور فراهم آمد. این روش در شرایط گذرای شار، توانایی کنترل مستقل شار و گشتاور را ندارد. از طرف دیگر تخمین شار روتور ارتباط زیادی به مقدار واقعی مقاومت روتور دارد و مقاومت روتور به دلیل اثرات پوستی و تغییرات حرارتی موتور، مقدار ثابتی نیست. علاوه بر مسئله تاثیر نامعینی های پارامتری برعملکرد موتور، این روش نیاز به انتقال دستگاه‌های مختصات و نیز رگولاتورهای اضافی برای کنترل جریان موتور نیز دارد.
 
كنترل موتور القایی به علت استفاده بسیار زیاد آن در صنعت سالهاست مورد بحث و بررسی می­باشد. پیدا كردن راهی برای كنترل سرعت، گشتاور و شار این دسته از موتورها، كه هم از لحاظ دقت و پایداری و هم از لحاظ هزینة تمام شده بهتر از گزینه­ های دیگر ­باشند، همیشه به عنوان یكی از دغدغه­های محققان مطرح بوده است. هدف اصلی از انتخاب یک روش كنترلی برای كنترل موتورالقایی این است كه بهترین مشخصات ممكن برای درایو
 
انتخاب گردد. به علاوه مهمتر از آن اینكه ایجاد و اجرای آن روش كنترلی ساده باشد. مثلاً الگوریتم ساده، تنظیم ساده و توانایی ایجاد

 كنترل‌كننده ساده‌تر كه منجر به كنترل‌كننده ارزانتری خواهد شد.

 
روش پسیویتی1 به عنوان یک روش كنترلی به علت ماهیت كلی­نگر آن و نگرش فیزیكی آن به كل سیستم و مبادلات انرژی بین كل سیستم و محیط پیرامون آن در بسیاری از كاربردهای مهندسی بكارگرفته شده است. این روش كه به عنوان یكی از روش های مهم در بین روش های دیگر كنترل موتور القایی در سالهای اخیر مطرح شده است و از لحاظ تئوری با روش های دیگر بسیار متفاوت می­باشد، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.
 
اولین مبحث در روش پسیویتی مبحث سیستم­های اولر-لاگرانژ2 می­باشد، كه تعریف آن برای سیستم­ها و محدوده‌ای كه این سیستم­ها را در بر می­گیرد، مورد بررسی قرار می­گیرد. دومین شاخه­ بررسی شده مفهوم بنیادی پسیویتی می­باشد. خاصیت مهم روش طراحی کنترل­كننده پیشنهادی این است که بر مبنای خاصیت ورودی–خروجی پسیویتی می­باشد. بنابراین به طور معمول نیازی به اندازه ­گیری تمام حالات برای رسیدن به عوامل کنترلی ندارد. این روش از بررسی ویژگی­های فیزیکی مانند حفظ انرژی3 و عدم فعالیت (پسیویتی) نتیجه می­ شود. این روش باید با روش خطی‌سازی فیدبک4 مقایسه شود، که از محاسبات ریاضی محض نتیجه می­ شود. به زبان ساده، در طراحی بر اساس PBC ( Passivity Based Control ) هدف در شکل­دهی انرژی5 سیستم در مسیری است که ما را به تعقیب خروجی مجانبی مطلوب برساند. هدف اصلی برای کنترل سیستم رسیدن به دینامیک­های مطلوب بدون حذف دینامیک­های سیستم حلقه­بسته­ی غیرخطی و یا برخورد با تکینی­های کنترل‌كننده می‌باشد. مدلی كه از آن استفاده شده است، مدل فیزیكی موتور القایی می‌باشد كه در كنترل غیرخطی به عنوان روشی كه بسیاری از مشكلات روش های كنترلی دیگر را ندارد مطرح است. ( Ortega, Loria, Nicklasson, Sira-Ramirez,1998 )
 
با توجه به اینكه در كشور ما تحقیق و پیاده­سازی این روش در كاربردهای مهندسی مورد توجه قرار نگرفته است بر آن شدیم تا در این پایان نامه یک روش بهبود یافته از آن را در كنترل موتور القایی طراحی نموده و نتایج شبیه‌سازی و مزایا و معایب این روش را در این مورد خاص بیان نماییم. امید است محققان عزیز كشورمان با تحقیق بر روی كاربردهای بسیار این روش نسبتاً جدید، در راستای پیشرفت هر چه بیشتر میهن اسلامی‌مان گام‌های بلندی بردارند.
 
 

1. Passivity

1. Euler-Lagrange

1. Energy Saving

1. Feedback Linearization

1. Energy Shaping

در این پایان نامه ابتدا در فصل 1 به بیان خلاصه­ای از پیشینه پژوهش می­پردازیم. در ادامه در فصل 2 به معرفی چند انواع روش های كنترل موتور القایی می­پردازیم. در فصل 3 تعریف پسیویتی و معادلات حركت اولر-لاگرانژ خواهد آمد. سپس اثبات پسیو بودن این سیستم­ها و معادلات فیزیكی و انرژی كل سیستم مورد بررسی قرار میگیرد. در فصل 4 اثبات اولر-لاگرانژ و پسیویتی موتور القایی مورد بحث قرار میگیرد و سپس مدل مناسب برای موتور القایی تعریف شده و كنترل­كننده مبتنی بر پسیویتی برای رهگیری گشتاور- سرعت ارائه شده توسط اورتگا ‌‍[3]، با جزئیات آن معرفی و سپس كنترل­كنندة پیشنهادی طراحی و تشریح می­ شود. در نهایت در فصل 5 نتایج شبیه­سازی این كنترل­كننده با كنترل­كننده ارائه شده توسط اورتگا مقایسه می­ شود.