کنترل تطبیقی غیرمتمرکز سیستم دارای تأخیر زمانی غیرافاین غیرخطی ابعاد وسیع با استفاده از شبکه عصبی موجک

محورهای موضوعی : کنترل تطبیقی

الهه سعیدی ¹ , بهرام کریمی ² , مصطفی پوربهی ³

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد
2 - دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان
3 - کارشناس برق و ابزار دقیق، تام ایران خودرو

تاریخ دریافت : 1393/10/15 تاریخ پذیرش : 1393/10/15 تاریخ انتشار : 1393/06/10

کلید واژه: کنترل تطبیقی, سیستم ابعاد وسیع, سیستم غیرخطی غیرافاین, شبکه عصبی موجک,

چکیده مقاله :

در این مقاله، از یک کنترلر تطبیقی به همراه شبکه عصبی موجک برای یک کلاس از سیستم‌های غیرخطی ابعاد وسیع، با زیر سیستم غیر افاین غیرخطی نامعلوم دارای تأخیر زمانی استفاده شده است. تداخلات وارد شده به زیر سیستم‌ها، غیرخطی و دارای تأخیر در نظر گرفته شده است که در مقایسه با حالتی که تأخیر برای تداخلات، در نظر گرفته نمی‌شود به واقعیت نزدیک‌تر است. در این مقاله، وزن‌های مربوط به لایه خروجی شبکه عصبی موجک، با استفاده از قوانین تطبیقی به دست می‌آیند و سپس به صورت روی خط تنظیم می‌شوند. پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از تحلیل پایداری لیاپانف- کراسفسکی تضمین شده است. علاوه بر پایداری، همگرایی خطای ردیابی به سمت صفر تضمین می‌شود و همچنین تمام سیگنال‌ها در سیستم حلقه بسته کراندار می‌باشند. در انتها، روش ارائه شده به منظور کنترل دو پاندول معکوس که توسط فنر به یکدیگر متصل شده‌اند، اعمال شده و شبیه سازی می‌شود. نتایج شبیه سازی کامپیوتری ارائه شده، کارایی روش پیشنهاد شده در این مقاله را نشان می‌دهد.

چکیده انگلیسی:

In this paper, a decentralized adaptive controller with using wavelet neural network is used for a class of large-scale nonlinear systems with time- delay unknown nonlinear non- affine subsystems. The entered interruptions in subsystems are considered nonlinear with time delay, this is closer the reality, compared with the case in which the delay is not considered for interruptions. In this paper, the output weights of wavelet neural network and the other parameters of wavelet are adjusted online. The stability of close loop system is guaranteed with using the Lyapanov- Krasovskii method. Moreover the stability of close loop systems, guaranteed tracking error is converging to neighborhood zero and also all of the signals in the close loop system are bounded. Finally, the proposed method, simulated and applied for the control of two inverted pendulums that connected by a spring and the computer results, show that the efficiency of suggested method in this paper.

منابع و مأخذ:

[1] S. Jain, F. Khorrami, "Decentralized adaptive output feedback design for large-scale nonlinear systems", IEEE Trans. Automat. Control, Vol. 42, pp. 729-735, May 1997.

[2] P. Ioannou, "Decentralized adaptive control of interconnected systems", IEEE Trans. Autom. Control, Vol. Ac-31, No. 4, pp. 291-298, April 1986.

[3] J.T. Spooner, K.M. Passino, "Adaptive control of a class of decentralized nonlinear systems", IEEE Trans. Autom. Control, Vol. 41, No. 2, pp. 280-284, Feb. 1996.

[4] M. Aoki, "Some control problems associated decentralized dynamical systems", IEEE Trans. Aut. Cont., Vol. 16, pp. 515-516, 1971.

[5] S.H. Wang, E.J. Davison, "On the stabilization of decentralized control systems", IEEE Trans. Aut. Cont., Vol. 18, No. 5, pp. 473-479, 1973.

[6] E.J. Davison, N.K. Triphati, "The optimal decentralized control of a large power system load and frequency control", IEEE Trans. Aut. Cont., Vol. 23, No. 2, pp. 312-325, 1978.

[7] S.S. Ge, F. Hong, T. H.Lee, "Adaptive neural control of nonlinear time-delay systems with unknown virtual control coefficients", IEEE Trans. Syst., Man, Cybern.B, Cybern, Vol. 34, No. 1, pp. 499-516, Feb. 2004.

[8] M. Wang, B. Chen, P. Shi, "Adaptive neural control for a class of perturbed strict-feedback nonlinear time-delay systems", IEEE Trans. Sys., Man, Cybern.B, Cybern, Vol. 38, No. 3, pp. 721-730, June 2008.

[9] E. Saeedi, "Adaptive control for non-affine nonlinear with actuator hysteresis using wavelet neural network", Department of Electrical Engineering Islamic Azad University Najafabad branch, winter 2013, In Persian.   

[10] M.S. Sadeghi, B. Karimi, "Decentralized adaptive control of large-scale non affine nonlinear time-delay systems using neural networks", 21th Iranian Conference on Electrical Engineering, Mashhad, Iran, 2013.

[11] F. Momeni, B. Karimi, M.B. Menhaj, "Decentralized adaptive control of large- scale non- affine nonlinear systems using wavelet networks", Int. Conf. on Control, Instrumentation and Automation (ICCIA), Shiraz, 2011.

[12] B. Karimi, M.B. Menhaj, I. Saboori, "Robust adaptive control of non-affine nonlinear systems using radial basis function neural networks", Annual Conf. IEEE Industrial Electronics Society, pp. 495-500, Paris, France, Nov. 2006.

[13] B. Karimi, M.B. Menhaj, M. Karimi-Ghartemani, I. Saboori, "Decentralized adaptive control of large-scale affine and non-affine nonlinear systems", IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol. 58, No. 8, pp. 2459-2467, Aug. 2009.

[14] R.M. Sanner, J.E. Slotine, "Gaussian networks for direct adaptive control", IEEE Trans. Neural Networks, Vol. 3, pp. 837-863, Nov. 1992.

[15] B. karimi, M.B. Menhaj, I. Saboori, "Multilayer feed forward neural networks for controlling decentralized large- scale non-affine nonlinear systems with guaranteed stability", Int. J. Innov. Comput. Inf. Control, Vol. 6, No. 11, pp. 4825-4841, Nov. 2010.

[16] S. Lang, Read Analysis, Addison Wesley, Reading, MA, 1983.

[17] M. Krstic, Delay compensation for nonlinear, Adaptive, and PDE Systems, Boston, MA: Birkhauser, 2009.

[18] H. Xu, "Decentralized robust control for a class of large-scale systems including delayed state perturbations in the interconnections", IEEE Trans. Autom. Control, Vol. 47, No. 10, pp. 1745-1751, Oct. 2002.

[19] H.S. Wu, "Decentralized adaptive robust state feedback for uncertain large-scale interconnected systems with time delays", J.Optim. Theory Appl., Vol. 126, No. 2, pp. 439-462, Aug. 2005.

[20] C. Hua, X. Guan, P. Shi, "Decentralized robust model reference adaptive control for interconnected time-delays systems", J.Comout. APPL. Math., Vol. 193, No. 2, pp. 383-396, Sep. 2006.

[21] S.C. Tong, Y.M. Li, H. Zhang, "Adaptive neural network decentralized back stepping output feedback control for nonlinear large scale systems with time delays", IEEE Trans. Neural Netw., Vol. 22, No. 7, pp. 1073-1086, July 2011.

[22] M. Krstic, I. Kanellakopoulos, P. Kokotovic, Nonlinear and adaptive control design, Hoboken, NJ: Wiley, 1995.

[23] S.S. Sastry, Nonlinear Systems, Springer, 1999.

[24] R.G. Bartle, The Elements of Real Analysis, Wiley & Sons, 1964.

[25] S. Jain, F. Khorrami, "Decentralized adaptive output feedback design for large-scale nonlinear systems", IEEE Trans. Automat Control, Vol. 42, pp. 729-735, May 1997.