طراحی کنترل‌کننده فازی تطبیقی مستقیم برای سیستم‌های مرتبه کسری غیرخطی به کمک جبران‌ساز

نویسندگان

1 دانشگاه سیستان و بلوچستان - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده مهندسی برق

چکیده

با توجه به گسترش حسابان کسری، این زمینه روزبه‌روز بیش‌تر مورد توجه پژوهشگران قرار می‌گیرد. مهندسان کنترل نیز از این امر مستثنی نبوده و الگوریتم‌های کنترلی مختلفی برای سیستم‌های مرتبه کسری ارائه داده‌اند. همچنین توانایی بالای سیستم‌های فازی در کنترل سیستم‌های دینامیکی با نامعینی و اغتشاش ثابت شده است. شرط اصلی استفاده از سیستم‌های فازی پیاده‌سازی مناسب دانش فرد خبره است. در صورتی که نقصی در انتقال دانش خبره رخ دهد، دیگر سیستم فازی تقریب‌گر جامع نبوده و قابل اعتماد نیست. در این مقاله یک سیستم فازی تطبیقی برای کنترل سیستم‌های غیرخطی مرتبه کسری معرفی شده است. برای بهبود عملکرد کنترل‌کننده، سیگنال جبران‌ساز اضافه شده تا در صورتی که توابع تعلق نامناسب انتخاب گردند، باز هم عمل کنترل به‌خوبی انجام شود. پایداری میتگ-لفلر سیستم حلقه‌بسته با لیاپانوف مرتبه کسری تضمین شده و الگوریتم تصویرسازی مرتبه کسری نیز برای محدود نگه‌داشتن پارامترهای آزاد سیستم فازی ارائه شده است. در انتها نیز روش کنترلی پیشنهادی بر روی دو نوع سیستم غیرخطی مرتبه کسری پیاده‌سازی شده است. نتایج نشان می‌دهند که ترکیب کنترل‌کننده فازی با جبران‌ساز به‌خوبی اهداف کنترلی را برآورده کرده و خروجی سیستم حلقه بسته در دو حالت توابع تعلق مناسب و توابع تعلق نامناسب در بخش مقدم، بسیار قابل قبول است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of Direct Adaptive Fuzzy Controller for Nonlinear Fractional Order Systems with Compensation

نویسندگان [English]

  • P. Jafari 1
  • M. Teshnehlab 2
  • M. Tavakoli-Kakhki 2
1 Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Sistan and Balochistan, Zahedan, Iran
2 Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays according to the rapid growth of the fractional order calculus, this field has converted to a beloved context for researchers. Also, there have been introduced various control algorithms with the fractional order approach. On the other hand, it has been proved that fuzzy systems are capable of controlling uncertain system with disturbance if they are well equipped with the expert knowledge. However, when there is not enough information to build fuzzy system or the expert knowledge cannot be properly transformed to the fuzzy inference part, a fuzzy system is not a universal approximation and cannot be applied. For these reasons, this paper proposes a direct adaptive fuzzy system with compensation to control a certain class of fractional order nonlinear systems with unknown nonlinearities. The stability criterion in fractional order definition is studied and based on a Lyapunov function candidate. Using the Lyapunov theorem ensures global Mittag-Leffler stability of the closed loop system. Free parameters are adjusted online and kept limited by the fractional order adaptation law, which is kept limited with a projection algorithm. In addition, according to the proposed method, the plant, which is little known, can be controlled effectively no matter whether the membership functions are suitable or not. Two numerical simulations show validity and effectiveness of the introduced control strategy for fractional order nonlinear models that perturbed by disturbance and uncertainty.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adaptive fuzzy controller
  • compensation Signal
  • fractional order nonlinear system
  • fractional order Lyapunov theorem