1 / 45

مجتبي برخورداري :

Design a Multivariable Controller for the Quadruple-Tank Process:. Characteristic Loci Method. mbarkhordary@ee.iust.ac.ir. مجتبي برخورداري :. مقدمه. ايده اصلي روش مراحل طراحي تحقق کنترل‌کننده. تابع تبديل مربعي. : ستون‌‌‌‌هاي ماتريس. بردارهاي ويژه. مقادير ويژه يا توابع ويژه.

ula
Download Presentation

مجتبي برخورداري :

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Design a Multivariable Controller for the Quadruple-Tank Process: Characteristic Loci Method mbarkhordary@ee.iust.ac.ir مجتبي برخورداري :

  2. مقدمه • ايده اصلي روش • مراحل طراحي • تحقق کنترل‌کننده

  3. تابع تبديل مربعي :ستون‌‌‌‌هاي ماتريس • بردارهاي ويژه • مقادير ويژه يا توابع ويژه کنترل کننده‌هاي جابجايي‌ پذير (commutative) جبرانساز:

  4. نرخ بازگشت :(Return ratio) (commutative) کنترل کننده‌هاي جابجايي‌ پذير که: بردارهاي ويژه يکسان براي فرايند و جبرانساز مقادير ويژه‌ سيستم حاصل از ترکيب سري آنها = ضرب نظير به نظير مقادير ويژه اين دو سيستم ايده طراحي: رسم مقادير ويژه فرايند و طراحي جبرانسازبه طور جداگانه براي هر حلقه

  5. و و الگوريتم :Align (commutative) کنترل کننده‌هاي جابجايي‌ پذير مشکل: درايه‌هاي مختلط راه حل عملي: جبرانساز جابجايي‌پذير تقريبي تقريب‌هاي خوبي از ماتريس‌هاي مختلط تحقق‌پذير يک راه عملي و مرسوم براي بدست آوردن چنين تقريب‌هايي

  6. محدوديت‌هاي اين روش طراحي جبرانسازهاي ديناميکي براي کاهش اندرکنش معيارهاي طراحي • اندرکنش موجود در سيستم

  7. با استفاده از الگوريتم Align. طراحي جبرانساز طراحي جبرانساز جابجايي‌پذير با استفاده از الگوريتم Align در فرکانس به طور ايده‌آل : براي فرايند جبران‌شده طراحي جبرانساز جابجايي‌پذير با استفاده از الگوريتم Align در فرکانس براي بهبود رفتار ماندگار سيستم تحقق جبرانساز کامل به صورت پروسه طراحي به روش Characteristic Loci 1 2 3 4

  8. MFD Toolbox افزودن MFD به MATLAB mfddemoدستور 1) Generating and Displaying an MVFR Matrix. 2) Basic Mathematical Functions. 3) Plotting Functions. 4) Characteristic Locus Design Method. 5) Direct Nyquist Array Design Method. 6) Inverse Nyquist Array Design Method. 7) Quasi Classical Design Method. 8) Block Building and Connection. 0) Quit. Select a demo number:

  9. MFD Toolbox mv2fr : MV2FR Frequency response of MIMO system MV2FR(A,B,C,D,W) calculates the MVFR matrix of the system: . x = Ax + Bu -1 y = Cx + Du G(s) = C(sI-A) B + D Vector W contains the frequencies, in radians, at which the frequency response is to be evaluated. MV2FR(NUM,COMDEN,W) calculates the MVFR matrix from the transfer function description G(s) = NUM(s)/COMDEN(s)

  10. MFD Toolbox FMULF Multiply two MVFR matrices. FCGERSH Generate column Gershgorin circles. FRGERSH Generate row Gershgorin circles. FGETF Get component matrices from MVFR matrix. ALIGN Real alignment PHLAGdesign a phase lag compensator PHLEADdesign a phase lead compensator PLOTBODEPlot Bode diagrams. PLOTDBPlot Magnitude Bode diagrams. PLOTNICPlot Nichols chart. PLOTNYQPlot Nyquist diagrams.

  11. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه "The Quadruple-Tank Process: A Multivariable Laboratory Process with an Adjustable Zero" جلد 8، شماره 3، سال 2000 ژورنال : "IEEE Transaction on Control Systems Technology"

  12. سطح مقطع تانک سطح مقطع سوراخ‌هاي خروجي ارتفاع آب ورودي‌هاي فرايند: ولتاژهاي ورودي پمپ‌ها و خروجي‌ها: ولتاژهاي دريافتي از سنسورهاي سطح‌سنج و نسبت دبي پمپ به ولتاژ پمپ ثابت‌هايي مربوط به نحوه تنظيم شيرها بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه

  13. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه نوشتن معادلات ديفرانيسل سيستم و خطي‌سازي در نقاط کار زير

  14. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه معادلات فضاي حالت خطي شده: ثابت‌هاي زماني:

  15. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه تابع‌تبديل: کمينه‌فاز نا کمينه‌فاز

  16. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه پاسخ پله در حالت کمينه‌فاز

  17. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه پاسخ پله در حالت ناکمينه‌فاز

  18. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه نمودار بود فرايند کمينه‌فاز

  19. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه بهره‌هاي اساسي فرايند کمينه‌فاز

  20. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه مقادير ويژه سيستم حلقه باز (چارت نيکولز)

  21. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه مقادير ويژه سيستم حلقه باز (نمودار نايکوييست)

  22. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه باندهاي گرشگورين براي فرايند حلقه باز

  23. بررسي رفتار فرايند تانک‌هاي چهارگانه ميزان هم‌ترازي فرايند برحسب فرکانس

  24. گام اول: طراحي جبرانساز 5 rad/sec پهناي باند مطلوب: هدف : کاهش اندرکنش در فرکانس‌هاي بالا Kh=align(g_wh) پيشنهاد:

  25. گام اول: طراحي جبرانساز مقادير ويژه سيستم با جبران‌کننده فرکانس‌بالا

  26. گام اول: طراحي جبرانساز باندهاي گرشگورين سيستم با جبران‌کننده فرکانس‌بالا

  27. گام اول: طراحي جبرانساز ميزان هم‌ترازي سيستم جبران‌شده در فرکانس بالا برحسب فرکانس

  28. گام اول: طراحي جبرانساز پاسخ پله سيستم جبران‌شده در فرکانس بالا

  29. انتخاب فرکانس طراحي • نزديک کردن C.L. به نقطه -1+j0 • جبرانساز با علامت منفي • تنظيم علامت ستون‌هاي ماتريس جبرانساز • توجه به معيار پايداري نايکوييست تعميم يافته • بررسي ماتريس گام اول: طراحي جبرانساز نکات طراحي:

  30. كنترل كننده Lagبا زاويه پس فاز 40 درجه ماتريس ديناميك M با استفاده از الگوريتم Align و گام دوم: طراحي جبرانساز هدف: رسيدن به معيار پايداري مناسب T=0.1 KA = align(inv(W)); KM=tf({[0.1 1],[0];[0],[0.1 1]},{[0.1 0.2175],[1];[1],[0.1 0.2175]}); KB = align(W);

  31. گام دوم: طراحي جبرانساز Characteristic Loci سيستم حلقه باز شامل جبرانسازهاي فركانس بالا و مياني

  32. گام دوم: طراحي جبرانساز پاسخ پله سيستم حلقه باز شامل جبرانسازهاي فركانس بالا و مياني

  33. گام دوم: طراحي جبرانساز نکات طراحي: • مکانهايي که بسيار نزديک نقطه -1+j0 عبور مي‌کنند • فرکانس طراحي • طراحي ماتريس M(s) • بررسي ماتريس

  34. کنترل‌کننده قطري معکوس مقادير ويژه سيستم در آن فرکانس گام سوم: طراحي جبرانساز • هدف : • كاهش ميزان اندرکنش و قطري كردن ماتريس تابع تبديل در فركانس هاي پايين • صفرکردن خطاي ماندگار به ورودي پله روش : افزودن کنش انتگرالي بدون تاثير نامطلوب بر طراحي گام‌‌هاي قبل ايده اول ايده دوم طراحي کنترل‌کننده جابجايي‌پذير تقريبي در فرکانس پايين افزودن کنش انتگرالي به کنترل کننده :

  35. گام سوم: طراحي جبرانساز Characteristic Loci سيستم حلقه باز شامل جبرانسازهاي فركانس بالا و مياني و پايين

  36. گام سوم: طراحي جبرانساز پاسخ پله سيستم حلقه باز شامل جبرانسازهاي فركانس بالا و مياني و پايين

  37. بررسي رفتار سيستم حلقه بسته با جبرانساز نهايي پاسخ فرکانسي سيستم حلقه بسته

  38. بررسي رفتار سيستم حلقه بسته با جبرانساز نهايي پاسخ پلهسيستم حلقه بسته

  39. بررسي رفتار سيستم حلقه بسته با جبرانساز نهايي باندهاي گرشگورين سيستم حلقه بسته

  40. گام چهارم: تحقق جبرانساز و شبيه‌سازي کنترل‌کننده نهايي يک تحقق با چهار متغير حالت :

  41. گام چهارم: تحقق جبرانساز و شبيه‌سازي شبيه‌سازي رفتار فرايند با کنترل‌کننده سيگنال خروجي سيگنال اندازه‌گيري‌شده توسط سنسور

  42. گام چهارم: تحقق جبرانساز و شبيه‌سازي سيگنال کنترل سيستم براي ورودي پله واحد

  43. گام چهارم: تحقق جبرانساز و شبيه‌سازي حذف اغتشاش باري ثابت با دامنه 3/0

  44. گام چهارم: تحقق جبرانساز و شبيه‌سازي توانايي کاهش نويز اندازه‌گيريدر سيستم کنترل

More Related