استفاده از خاصیت کنترل‌پذیری در طراحی کنترل‌کننده مقاوم برای سیستم‌های مدل‌شده با فازی نوع تاکاگی- سوگنو

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق - واحد نجف‌آباد - دانشگاه آزاد اسلامی

2 مرکز تحقیقات پردازش دیجیتال و بینایی ماشین - واحد نجف‌آباد - دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

ازاین‌جهت که اغلب سیستم‌هایفیزیکی غیرخطی و دارای نامعینی‌های ذاتی می‌باشند، طراحی کنترل‌کننده مقاوم برای آن‌ها یکی از چالش‌های پیشروی مهندسین و محققین است. طراحی این‌گونه از کنترل‌کننده‌ها برای سیستم‌های غیرخطی و دارای نامعینی، معمولاً پیچیده و دارای هزینه‌های محاسباتی زیادی است. در نقطه مقابل، طراحی کنترل‌کننده فیدبک حالت بر اساس فرمول شناخته‌شده آکرمن، به‌راحتی قابل پیاده‌سازی است و تنها محدودیت طراحی در این روش کنترل‌پذیر بودن مدل موردنظر است. بررسی کنترل‌پذیری برای سیستم‌های غیرخطی دارای نامعینی به‌سادگی سیستم‌های خطی نیست. هدف در این مقاله، طراحی یک کنترل‌کننده فیدبک حالت بر اساس فرمول آکرمن، برای یک سیستم پاندول معکوس غیرخطی و دارای نامعینی است به‌نحوی‌که سیستم حلقه بسته پایدار بوده و متغیرهای حالت به‌طور مجانبی به سمت صفر متمایل گردند. برای این منظور ابتدا شرایط کافی برای کنترل‌پذیر بودن این سیستم بر اساس مدل‌سازی فازی تاکاگی-سوگنو بررسی گردیده و سپس با استفاده از فرمول آکرمن به طراحی کنترل‌کننده پرداخته می‌شود. از مزایای این روش این است که چنانچه کنترل‌پذیری سیستم اثبات گردد، طراحی کنترل‌کننده و پیاده‌سازی آن به‌راحتی انجام‌پذیر است. نتایج شبیه‌سازی نشان‌دهنده سادگی و مزیت‌های نسبی مثل افزایش سرعت همگرایی نسبت به بعضی از کنترل‌کننده‌های دیگر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Using Fuzzy Controllability Property in Robust Controller Designing for a Class of T-S Fuzzy Model

نویسندگان [English]

  • M. Moein 1
  • H. Mahmoodian 2 1
1 Electrical Engineering Faculty, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
2 Digital Processing and Machine Vision Research Center, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran| Electrical Engineering Faculty, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
چکیده [English]

Sincemost of the systems in real world are nonlinear and include uncertainty in their nature, robust controller designing is one of the most important challenges for engineers. Controller designing for such systems is usually complicate with high computational cost. In contrast to this, state feedback controller designing, based on well-known Ackermann’s formula, has simplicity in designing and application although global states controllability should be considered seriously. The aim of this paper is to design a state feedback controller for nonlinear inverted pendulum with uncertainty which close loop system has global asymptotically stability. For this reason, controllability property for nonlinear systems has been analyzed based on TS- Fuzzy model. In the existence of uncertainty, controllability property might be failed. In this case to handle the uncertainties in the systems, sufficient conditions have been investigated to guarantee the local and global controllability conditions and also global stability conditions. The advantage of this method is simplicity in implementation comparing to other complicated controllers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Takagi–Sugeno (T–S) fuzzy model
  • Controllability Property of Nonlinear Systems
  • Robust Controllers

مراجع

[1] W. Xie, “Improved L2 gain performance controller synthesis for Takagi– Sugeno fuzzy system,” IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 16, no. 5, pp. 1142– 1150, Oct. 2008.
[2] W. H. Ho, J. T. Tsai and J. H. Chou, “Robust quadratic-optimal control of TS-fuzzy-model-based dynamic systems with both elemental parametric uncertainties and norm-bounded approximation error,” IEEETrans. FuzzySyst., vol. 17, no. 3,
[3] F. Wang, Z. R. Feng, S. Liu and P. Jiang, “Robust supervisory control of fuzzy discrete event systems,” IET Control Theory Appl., vol. 2, no. 5, pp. 384–391, May 2008.
[4] W. Yang, “Supervisory control theory of fuzzy discrete event systems,”Acta Autom. Sin., vol. 34, no. 4, pp. 460–465, Aug. 2008.
[5] A. S. M. Biglarbegian and W. Melek, “On the accessibility/controllability of fuzzy control systems,” Inf. Sci, vol. 202, pp. 58-72, 2012.
[6] A. K. Yadav, P. Gaur, A. P. Mittal and M. Anzar, “Comparative analysis of various control techniques for inverted pendulum,” India International Conference on Power Electronics (IICPE2010). IEEE, pp.1-6, 2011.‌
[7] I. Abdelmalek, N. Golea and M. Laid Hadjili, “A new fuzzy Lyapunov approach to non-quadratic stabilization of Takagi–Sugeno fuzzy models,” Int. J. Appl. Math. Comput. Sci., vol. 17, no. 1, pp. 39–51, 2007.
[8] A. Raees, M.B. Kadri, “Fuzzy Model based Predictive control of a Hammerstein model with constraints handling,” In: Satellite Telecommunications (ESTEL), IEEE First AESS European Conference on. IEEE, pp. 1-6, 2012.
[9] R. Pradhan and S. Panda, “Application of Genetic Algorithm based PSS for two-area AGC system in deregulated scenario,” In: Nature & Biologically Inspired Computing, 2009. NaBIC 2009. World Congress on. IEEE, pp. 1207-1212, 2009.
[10] M. Campana and J. Alberto, “Analysis of the Fuzzy Controllability Property and Stabilization for a Class of T–S Fuzzy Models,” Fuzzy Systems, IEEE Transactions, vol. 23, no. 2, pp. 291-301, 2015.
[11] S. Chen, W. Ho and J. Chou, “Robust controllability of T–S fuzzy-model-based control systems with parametric uncertainties,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems vol. 17, no. 6, pp. 1324-1335, 2009.
[12] A. Sinha, Linear Systems: Optimal and Robust Control, London, U.K.: CRC press, 2007.
[13] H. H. Rosenbrock, State-Space and Multivariable Theory, New York: Wiley, 1970.
[14] H. Li, X. Sun, L. Wu, “State and output feedback control of a class of fuzzy systems with mismatched membership functions,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 23, no. 6, pp. 1943 - 1957, 2015.
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز
دوره 49، شماره 1 - شماره پیاپی 87
اردیبهشت 1398
صفحه 405-412

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار