1030- طراحی کنترل کننده بهینه برای توربین ژنراتور

پروژه شبیه سازی شده

 

کد پروژه: 1030

 

موضوع:multiVariable و کنترل چندمتغیره و LQR و LQG و Kalman Filter  فیلتر کالمن

 

شامل:پروِژه اصلی + فایل شبیه سازی با نرم افزار متلبMatlab +گزارش کامل از روند کار و نتایج شبیه سازی

 

عنوان پروژه:

طراحی کنترل کننده بهینه برای توربین ژنراتور

 

خلاصه:

 

روند کلی

ما در اینجا یک سیستم مرتبه 11 (توربین- ژنراتور) داریم که میخواهیم بوسیله ی کنترل کننده LQR و همچنین با فیلتر کالمن کنترل کننده LQG را طراحی کنیم.

LQG=)LQR(_Kf+)LQR(_Kc

Kf: گین بهینه کالمن فیلتر

Kc: گین بهینه فیدبک

روند کار کنترل کننده LQG در شکل زیر دیده می شود:

 

این توربین- ژنراتور دارای پارامترهای زیر می باشد:

 

ما اینجا 13 پتانسیومتر در اختیار داریم که 11 تای آنها پارامترهای توربین- ژنراتور(که در بالا آمده است) و 2 تا هم ورودی است.

وظیفه طراح بدست آوردن RوQ بمنظور اهداف کنترلی مورد نظر می باشد که این اهداف عبارتند از:

ü     کم کردن اولین نوسان(اورشوت Overshout)

ü     بهبود میرایی سیستم

مهمترین پارامترها در مدل 11؛ q₁,q₂,q₉می باشند؛ و ورودی r₁5تا 10برابر مهمتر از ورودی r₂ است.

بوسیله ی روش سعی و خطا و تغییر پارامترها بهترین q و r ها را پیدا می کنیم(که روش پیدا کردن و نمودارهای آن در ادامه قرار داده شده است)

می دانیم که LQG:

LQG(A,B,C,Q,R,Q_f,R_f)

که Q_f,R_f  مربوط به کالمن فیلتر می باشد که K_fرا می دهد.

 

Q_f,R_f   روی عملکرد سیستم تاثسر زیادی نمی گذارند؛ که هر چه K_f بزرگتر انتخاب شود سرعت تخمین بالا میرود ولی مصونیت در مقابل نویز پایین می آید به همین علت در حاشیه امنیت حرکت می کنیم و K_f را کم می کنیم تا نویز تاثیر نگذارد.

R_f=1 , Q_f=0.1

حال کنترل کننده طراحی شده که بهینه ترین کنترل کننده برای مدل 11 است را بر روی مدل 21 اعمال می کنیم که نمودار حاصل آن نشان می دهد که مدل 21 بسمت بی نهایت می رود و ناپایدار می شود و علت این ناپایداری دینامیک های حذف شده مهم مدل 11 نسبت به مدل 21 است. که نشان می دهد LQG کنترل کننده خوبی نیست توان مقابله با عدم قطعیت را ندارد.

LQR و فیلتر کالمن (بعنوان سیستم فیدبک حالت تصور کنیم) دارای خواص عملکردی مناسبی می باشند؛ ولی نشان داده شد که کنترل LQG که ترکیب دو LQR فیدبک بهینه حالات و کالمن فیلتر می باشند دارای  رباتسنس ضعیف و غیر قابل قبولی می باشد. حال به روش LTR که وادار می نماید که ماتریس گشن حلقه در LQG به ماتریس گین حلقه در LQR میل نماید؛ که بدنبال این هستیم که خواص رباتسنس از دست رفته LQR در LQG را بازیابی نماییم. بعبارت دیگر طراحی LQG/LTR همان طراحی LQG است که در آن کالمن فیلتر به شکل خاص زیر طراحی می شود:

L₂(s)=-K_c(sI-A)^-1B

L₂(s)=K_LQG(s)G(s)

نكات:

1)     در اين پروژه ابتدا مختصري درباره LQR  و LQG و فيلتر كالمن به صورت ساده و كلي توضيح داده شده است.

2)     تمام مطالب ذكر شده با منبع مي باشند كه منبع هر مطلب به طور كامل مشخص شده است.

3)     صحت مطالب منابع در اينجا مورد بررسي قرار نگرفته است.

4)     همراه با اين فايل در CD ارائه شده فايل بعضي از منابع و مطالب مورد بررسي قرار گرفته وجود دارد.

5)     چون چندين برنامه MATLAB براي اين پروژه وجود داشت سورس برنامه هم در CD قرار گرفته تا اعداد با همان برنامه تست شوند.

6)     فايل pdf اين txt نيز در CD موجود است.

7)     در اينجا فقط تعداد محدودي از نمودار ها طراحي آمده است.

8)     اينجانب هيچ ادعايي براي درستي نتايج بدست آمده ندارم و فقط نظر خود را گفته ام.

9)     کار اصلی پروژه در بخش های روند کلی و نمودارها و نتیجه گیری(5و6و7) می باشد.

10) بخش های 1تا 4 ترجمه و چکیده از زبان اصلی(انگلیسی ) می باشد؛ منابع آنها هم ذکر شده است.

11)  پیشاپیش از هر گونه غلط املایی و اشتباهات بازگردانی متون از زبان اصلی عذر خواهم.

فهرست مطالب

1. کنترل کننده LQR........................................................................................................................................4

1.1.  LQR زمان پیوسته متناهی.................................................................................................................4

1.2.  LQR زمان پیوسته نامتناهی .............................................................................................................5

1.3.  LQR زمان گسسته متناهی ...............................................................................................................6

1.4.  LQR زمان گسسته نامتناهی ............................................................................................................6

1. کنترل کننده LQG .......................................................................................................................................7

2.1.  مشکلات LQR و LQG سنتی ..........................................................................................................8

2.2.  فیدبک حالت مطلوب ..........................................................................................................................10

2.3.  فیلتر کالمن ...........................................................................................................................................10

2.4.  برآورد حالت مطلوب ترکیبی و فیدبک حالت مطلوب .................................................................11

1. خصوصیات robustness ..........................................................................................................................11
2. فیلتر کالمن .....................................................................................................................................................12
3. روند کلی ..........................................................................................................................................................13
4. نمودارها ............................................................................................................................................................16
5. نتیجه گیری ....................................................................................................................................................28
6. منابع .................................................................................................................................................................29

 

سفارش پروژه

 

1064- SIMULATION OF OPTIMAL SPEED CONTROL FOR A DC MOTORUSING LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR)

مقاله شبیه سازی شده

کد پروژه: 1064

 

موضوع: کنترل بهینه - کنترل کننده های LQR

 

شامل:مقاله اصلی + فایل شبیه سازی با نرم افزار متلبMatlab +گزارش کامل از خلاصه ای از مقاله و نتایج شبیه سازی

 

عنوان مقاله:

SIMULATION OF OPTIMAL SPEED CONTROL FOR A DC MOTORUSING LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR)

 

آدرس: coeng.uobaghdad

خلاصه:

ABSTRACT:

This paper describes DC motor speed control based on optimal Linear Quadratic Regulator (LQR) technique. Controller's objective is to maintain the speed of rotation of the motor shaft with a particular step response. The controller is modeled in MATLAB environment, the simulation results show that the proposed controller gives better performance and less settling time when compared with the traditional PID controller.

.

Keywords:

 DC motor, Optimal Speed control, PID controllers, LQR

خلاصه

 در این پروژه یک مدل موتور DC معرفی شده است. سیستم این موتور دارای سه متغیر حالت است. هدف کنترل سرعت موتور است. ابتدا پاسخ پله موتور سیستم حلقه بسته بررسی شده است. سپس کنترل کننده PID به سیستم اعمال شده و تغییرات در پارامترهای آن بررسی شده است.. در ادامه فیدبک حالت برای سیستم در نظر گرفته شده است. در فیدبک حالت قطب ها را طوری تغییر می دهیم که سیستم پایدار بماند یعنی در سمت چپ محور موهومی قرار می گیرند. در برخی از مثالها دور کردن یک قطب از محور موهومی منجر به افزایش سرعت پاسخ و بهبود مشخصه های پاسخ پله سیستم می شود. سپس کنترل کننده LQR بررسی شده است. دو حالت برای کنترل کننده LQR بررسی شد در حالت اول یک فیدبک اضافه به سیستم اعمال شد و نتایج بررسی شد. در مثال دوم کنترل کننده LQR به همان روشی که در مقاله آمده است طراحی شد و نتایج گرفته شده نشان داده که بهبود زیادی در پاسخ پله بدست آمده است. سپس پاسخی که خود مقاله بدست آورده است نیز بررسی شد. کنترل کننده ای که با سعی و خطا طراحی نموده ایم پاسخ سریعتری نسبت به مقاله داشته است.

سفارش پروژه

 

1006- Aircraft Control System Using LQG and LQR Controller with Optimal Estimation-Kalman Filter Des

مقاله شبیه سازی شده

کد پروژه: 1006

 

موضوع:کنترل کننده های LQR و LQG؛ فیلتر کالمن

 

شامل:مقاله اصلی + فایل شبیه سازی با نرم افزار متلبMatlab +گزارش کامل از خلاصه ای از مقاله و نتایج شبیه سازی

 

عنوان مقاله:

 

Aircraft Control System Using LQG and LQR Controller with

Optimal Estimation-Kalman Filter Design

 

 

آدرس: ScienceDirect

 

خلاصه:

Abstract

This paper, describes a LQG and LQR robust controller for the lateral and longitudinal flight dynamics of an aircraft control system. The controller is used in order to achieve robust stability and good dynamic performance against the variation of aircraft parameters. The application of the proposed LQG and LQR robust control scheme is implemented through the simulation. The proposed robust controller for aircraft stability is designed using Matlab/Simulink program. Simulation results confirm the performance of the proposed controller for aircraft control system. Since the time of its introduction, the Kalman filter has been the subject of extensive research and application, particularly in the area of autonomous or assisted navigation. For example, to determine the velocity of an aircraft or sideslip angle, one could use a Doppler radar, the velocity indications of an inertial navigation system, or the relative wind information in the air data system. Rather than ignore any of these outputs, a Kalman filter could be built to combine all of this data and knowledge of the various systems dynamics to generate an overall best estimate of pitch, roll and sideslip angle.

 

Keywords

Aircraft motion; LQG control; LQR control; lateral stability; longitudinal stability; State estimator Kalman filter.

توضیحات:

برای مقاله موارد زیر انجام شده است:

• طراحی یک کنترل PID
• طراحی یک کنترل کننده فیدبک حالت
• طراحی یک کنترل کننده LQR
• تغییر مقادیر QR و مقایسه.
• مقایسه کنترل کننده بهینه شده را با قبل
• تهیه گزارش به فرمت مقاله

سفارش پروژه