Linear Control Hossein Moeinkhah Assistant Professor University of Sistan and Baluchestan Department of Mechanical Engineering Email: hmoein@gmail.com & hmoein@eng.usb.ac.ir

مراجع مهندسي كنترل نوين، مؤلف: كاتسوهيكو اوگاتا، ترجمه: دكتر پرويز جبه دار و دكتر علي خاكي صديق سيستم هاي كنترل، مؤلف: بنجامين كو

نحوه ارزيابي كوئيز: 25% تمرين: 15% پروژه و فعاليت كلاسي: 20% كوئيز: 25% تمرين: 15% پروژه و فعاليت كلاسي: 20% پايان ترم: 40% زمان هر كوئيز جلسه بعد از اتمام هر فصل مي باشد. مهلت تحويل هر سري تمرين يك هفته بعد از اتمام هر فصل مي باشد.

سرفصل درس مقدمه مدل سازي سيستم هاي خطي تابع تبديل، نمودار بلوكي و نمودر گذر سيگنال بررسي اثر فيدبك و مشخصات رفتاري سيستم در حوزه زمان تحليل پايداري با استفاده از روش Routh_Hurwitz تحليل پايداري با استفاده از مكان هندسي ريشه ها تحليل پايداري با استفاده از روش نايكوئيست پاسخ فركانسي و استفاده از تحليل Bode طراحي جبرانساز ها در حوزه فركانس

Lecture 1: Introduction تئوري كنترل يك شاخه مياني از علم است مابين مهندسي و رياضيات. كنترل: مجموعه اي از اجزا و سيستم ها كه در كنار يكديگر قرار مي گيرند به منظور دست يافتن به رفتار مطلوب. يا به مقدار مطلوب رساندن يك كميت (يك متغير ) يا به نظم دراوردن خروجي ازطريق اعمال تغييراتي در ورودي متغير كنترل: كميت تحت اندازه گيري وكنترل . سيستم: تركيبي ازاجزا با مشخصات و رفتار معين براي انجام يك عمل خاص وجدا شده از محيط اطراف توسط يك مرز سيستم براي افراد مختلف مي تواند نماد يا تعريف هاي متفاوتي داشته باشد. مانند: اتومبيل، ماشين لباسشويي، ماشين CNC و ... كاربرد علم كنترل : درسيستمهاي فضاپيما، هدايت موشكها ، نيروگاهها، سيستمهاي رباتيكي و مكاترونيكي ، طراحي ماشينها و ماشينهاي ابزار از طريق تنظيم فشار، دما، رطوبت ، جريان، ولتاژ . علم كنترل در هر پروسه اي كه درآن تنظيم مورد نياز باشد و به اپراتور كمك كند تا به هدف خود هر چه زودتر و با كيفيت بهتر برسد كاربرد دارد.

سيستم ها تمامي سيستم ها داراي مشتركاتي در تعريف هستند: سيستم ها داراي ورودي هستند. سيستم ها داراي خروجي هستند كه با تغيير در ورودي ها مي توانند تغيير كنند. سيستم هاي ميتوانند بيش از يك ورودي و/يا بيش از يك خروجي باشند. (SISO, MIMO)

كنترل و لزوم شناخت سيستم خروجي سيستم در اثر تغيير در ورودي تغيير مي يابد كه به آن پاسخ سيستم گويند. مهندسي كنترل مي كوشد تا با مدل سازي سيستم پاسخ خروجي سيستم را نسبت به ورودي هاي مختلف تخمين بزند. انواع ورودي: 1- ورودي كنترل 2- ورودي هاي اغتشاش اگر خروجي يك سيستم (بدون كنترل) ناگهان تغيير نمايد ، به ان سيستم اغتشاش يا Disturbanse وارد شده است . اغتشاش ممكن است از داخل سيستم بوجود آمده باشد (Internal disturbanse) و يا از بيرون وارد شده باشد كه اغتشاش خارجي (external disturbanse ) خواهد بود.

انواع سيستمهاي كنترل كنترل حلقه باز: كنترل مدار باز كنترلي است كه ورودي سيستم هيچگونه تاثير از خروجي آن ندارد. در كنترل مدار باز براي رسيدن به يك مقدار خاص خروجي، يك ورودي تعريف و بدست آمده و سپس اعمال مي شود . هيچگونه اطميناني وجود ندارد كه خروجي هماني باشد كه انتظار داريم. ممكن است سيستم تحت تاثير اغتشاش اعم از داخلي يا خارجي قرار گيرد. طبيعي است در اين حالت به خروجي مورد نظر نخواهد رسيد. مثالهايي از يك سيستم حلقه باز : سيستم پلوپز، سيستم توستر. سيستم چراغهاي راهنمايي درسرراه چهارراه ، ماشين لباسشويي كه توانايي اندازه گيري تميزي لباسها را ندارد. دقت شود : سيستم كنترلي حلقه باز را فقط موقعي مي توان بكار برد كه: 1- رابطه ورودي و خروجي معلوم باشد. 2- اغتشاش داخلي و خارجي در سيستم نداشته باشيم. 3- برنامه ريزي (زمان بندي ) دقيق انجام شود .

در سيستم هاي كنترلي حلقه باز هيچ اندازه گيري انجام نمي شود .

كنترل حلقه بسته: در يك سيستم كنترلي داراي فيدبك (Closed-loop control, Feed-back control) اگرهم اغتشاشي (داخلي يا خارجي ) به سيستم وارد شود، كنترلرهاي اين سيستم سعي مي كنند پاسخ خروجي را در حد مطلوب نگهدارند . آنچه در واقعيت سيستم هاي كنترلي فيدبك دار اتفاق مي افتد، اين است كه سيگنال تفاضل مقادير خروجي (يا خروجي واقعي ) يك سيستم كنترلي با ورودي (يا مقدار مطلوب و مورد نظر ) به كنترلر وارد شده و در آن بزرگ يا كوچك و معني دار شده و به سيستم اصلي مي رود تا تاثير خود را روي خروجي بگذارد. در بعضي از سيستم هاي كنترلي فيدبك، ممكن است كنترلري نيز در مدار فيدبك قرار داشته باشد.

سيستم هاي كنترلي مدار بسته حتما بايد در حالتي كه در سيستم اغتشاش وجود دارد و يا پارامترهاي داخلي سيستم تغيير مي كنند، به كار برده شوند. در سيستم هاي كنترلي مدار بسته، سيگنال خطا كه تفاضل سيگنال ورودي و سيگنال فيدبك است، بعنوان ورودي كنترلر وارد مي شود. سيگنال فيدبك شده مي تواند خود خروجي يا تابعي از خروجي مثل مشتق و يا انتگرال آن باشد. مثالهاي يك سيستم مدار بسته: سيستم مدار بسته كنترل درجه حرارت اتاق. در يك سيستم آسانسور براي آنكه توقف ها مناسب باشد در هنگام حركت آسانسور، هر كدام از مسافرين مي توانند طبقه هاي مختلف را انتخاب كرده كه بعنوان خروجي مطلوب (مقدار مطلوب سيستم) به كنترلر اسانسور وارد مي شود تا بر اساس آن كنترلر آسانسور تصميم بگيرد كه در چه طبقه اي اسانسور بايستد ومسافر سوار نمايد.

نتايج مد نظر از درس كنترل اتوماتيك در درس كنترل اتوماتيك هدف دست يافتن به موارد زير است: مدل سازي و توصيف سيستم هاي خطي تحليل ديناميك سيستم هاي خطي تحليل اثر حضور فيدبك در سيستم هاي كنترل حلقه بسته طراحي كنترل كننده