آکادمی و موسسه علمی پژوهشی ابن سینا

1-1    مقدمه

در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی و پیچیده تر شدن سیستم های کنترلی، قابلیت اطمینان اینگونه سیستم-ها از مهم ترین موضوعاتی است که مورد توجه ویژه صنعت و پژوهشگران قرار گرفته است. بروز خطا در اجزای مختلف چنین سیستم هایی می تواند باعث افت عملکرد و حتی باعث ناپایداری آن گردد. قطعی سنسور یا خرابی آن، خرابی محرک یا افت عملکرد آن و خرابی اجزای داخلی فرآیندها می تواند از جمله عوامل بروز خطا در سیستم های کنترل به حساب آیند. امروزه طراحی کنترل کننده هایی که بتوانند این خطاها را در سیستم تشخیص داده  (تشخیص خطا) و در حضور این خطاها پایداری و عملکرد مطلوب سیستم را حفظ کنند (تحمل خطا) در کانون توجه پژوهشگران قرار گرفته است. این گونه کنترل-کننده ها اصطلاحا کنترل کننده های تحمل پذیر خطا و یا به اختصار FTC نامیده می شوند.
با مراجعه به کارهای صورت گرفته طی سال های اخیر دو نوع رویکرد متفاوت را جهت طراحی FTC می-توان مشاهده نمود، فعال و غیرفعال. برای مرور این رویکردها می توان به مراجعه کرد. در روش های غیرفعال نظیر آن چه که در برای سیستم های خطی تغییر ناپذیر با زمان گزارش شده اند، خطاها صرفا بصورت نامعینی های ساختار یافته یا بدون ساختار در نظر گرفته می شوند و طراحی FTC مستقیما در قالب حل یک مسئله کنترل مقاوم استاندارد ضورت می پذیرد که برای حل آن روش های شناخته شده-ای وجود دارد. عمده  ترین ضعف چنین کنترل کننده هایی در محافظه کار بودن آن ها است ولی به-هرحال با توجه به ساختار ثابت کنترل کننده پیاده سازی آن ها از پیچیدگی چندانی برخوردار نیست. در مقابل روش های فعال مبتنی بر تشخیص خطا می باشند. بدین مفهوم که در این نوع کنترل کننده ها، خطاهای احتمالی در سیستم به طور روی-خط تشخیص داده شده و برای جبران این خطاها، پارامترهای کنترل کننده (یا قانون کنترل) به روز می شوند. در مقایسه با روش های غیرفعال، روش های فعال نیاز به توان محاسباتی بیشتری جهت پیاده سازی دارند ولی محافظه کاری آن ها کمتر است. 

1-2    بیان مسئله در انجام پایان نامه برق حاضر

بروز عيب می تواند به شکل های مختلفی سيستم را تحت تأثير قرار دهد. از آن جمله می توان به موارد زير اشاره کرد:
•    کاهش اثربخشی يک محرك  يا سنسور و يا از کار افتادن کامل آن ها 
•    وجود باياس در مقدار اندازه گيری شده توسط سنسور ها
•    عدم تأثير ورودی محرك بر خروجی آن و ماندن خروجی محرك در يک مقدار خاص
•    وجود نشت در يک فرآيند
سيستم های تحمل پذير عيب (FTC)  به سيستم هايی اطلاق می شود که در آن ها طراحی کنترل کننده به نحوی صورت می پذيرد تا در هنگام بروز عيب با استفاده از افزونگی موجود در سيستم پايداری آن حفظ شود و بعلاوه کارايی آن پس از بروز عيب تا حد ممکن به کارايی آن در قبل از بروز عيب
نزديک باشد. اين سيستم ها به دو دسته کلی پسيو و اکتيو تقسيم می شوند. در استراتژی اول کنترل کننده ثابت بوده و به نحوی طراحی می شود تا در مواجهه با مجموعه ای از عيب های از پيش تعيين شده مقاوم باشد. برای اين منظور معمولاً از روشهای موجود در کنترل مقاوم استفاده میشود. در اين روش نيازی به اطلاعات در مورد زمان رخ دادن عيب و يا نوع و شدت آن وجود ندارد. پياده سازی اين سيستم ها ساده تر است ولی کارايی پايين تری دارند. در استراتژی دوم نياز به سيستمی است تا در مورد زمان وقوع عيب و نيز نوع و شدت آن اطلاعاتی را در اختيار کنترل کننده قرار دهد. سپس بر مبنای اين اطلاعات پيکره بندی و يا پارامتر های کنترل کننده به نحوی تغيير می يابد تا تأثير عيب بر عملکرد سيستم کمينه گردد.  پياده سازی اين سيستم ها با دشواری و هزينه بيشتری همراه است اما در مقابل کارايی بالاتری را ارائه می دهند. معمولاً پيش بينی وقوع عيب و ممانعت از آن بسيار مشکل است. دامنه تأثير عيب بر عملکرد سيستم متفاوت است. وقوع عيب گاهی فقط باعث يک کاهش مختصر در کارايی سيستم می شود و گاهی می تواند به از کارافتادگی کل سيستم منجر شود. در سيستم هايی مانند هواپيما ها و يا نيروگاه های اتمی که امنيت آنها حياتی است، وقوع عيب می تواند منجر به رخدادهای فاجعه آميز انسانی و زيست محيطی با هزينه های اقتصادی بالا گردد. 
سؤالی که به ذهن متبادر می شود اين است که آيا امکان جلوگيری از چنين فاجعه هايی وجود دارد. خوشبختانه پاسخ مثبت است. در بسياری از اين قبيل موارد می توان يک سيستم تحمل پذير عيب طراحی کرد تا در هنگام بروز عيب از رخداد  های ناگوار جلوگيری شود و يا حداقل شدت آنها تا حد قابل ملاحظه ای کاهش يابد. مطالعات نشان می دهد که در هر سه مورد فوق يک سيستم تحمل پذير عيب مناسب می توانست از بروز فاجعه جلوگيری کند. بايد به اين نکته توجه داشت که هرچند ايده ی تحمل پذيری عيب در ابتدا برای سيستم هايی با امنيت حياتی به وجود آمدند اما در ادامه با توجه به نياز روزافزون به امنيت و قابليت اطمينان، در ساير صنايع مانند اتومبيل سازی، فرآيند های شيميايی و ... نيز مورد توجه قرار گرفتند. جهت طراحی یک کنترل تحمل پذیر عیب، انجام دو مرحله لازم می باشد:

جهت دانلود فایل کامل کلیک کنید

در صورت داشتن هرگونه سوال و یا نیازه به مشاوره در زمینه انجام رساله دکتری و پایان نامه ارشد برق با ما در ارتباط باشید.