Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การควบคุมเชิงทำนายแบบจำลองที่มีเงื่อนไขบังคับคงทนแบบป้อนกลับสัญญาณขาออกสำหรับระบบสี่ถัง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ROBUST CONSTRAINED OUTPUT FEEDBACK MODEL PREDICTIVE CONTROL FOR QUADRUPLE TANK SYSTEM

Year (A.D.)

2013

Document Type

Thesis

First Advisor

สุรเทพ เขียวหอม

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2013.1115

Abstract

ในงานวิจัยนี้พิจารณาปัญหาการควบคุมเชิงทำนายแบบจำลองที่มีเงื่อนไขบังคับคงทนแบบป้อนกลับสัญญาณขาออกสำหรับระบบแบบไม่ต่อเนื่องทางเวลาภายใต้ขอบเขตความไม่แน่นอนแบบโพลีโทฟ ระเบียบวิธีการควบคุมที่ได้เสนอสามารถคำนวณปัญหาออฟติไมซ์แบบออฟไลน์เพื่อหาค่าอัตราขยายของตัวควบคุมแบบป้อนกลับค่าสัญญาณขาออก โดยกฎการควบคุมแบบป้อนกลับค่าสัญญาณขาออกจะเป็นฟังก์ชันกับตัวแปรสภาวะจากการประมาณซึ่งคำนวณจากค่าสัญญาณขาออก ณ เวลาปัจจุบันด้วยตัวประมาณค่าตัวแปรสภาวะ นอกจากนี้เซตยืนยงทรงรีจะถูกสร้างขึ้นโดยแต่ละเซตยืนยงทรงรีจะมีค่าอัตราขยายของตัวควบคุมแบบป้อนกลับกำกับแต่ละเซต ในขั้นตอนการควบคุมระบบ การสุ่มรับค่าแต่ละครั้งจะคำนวณหาค่าตัวแปรสภาวะจากการประมาณด้วยค่าสัญญาณขาออกโดยใช้ตัวประมาณค่าตัวแปรสภาวะ จากนั้นจะนำค่าตัวแปรสภาวะจากการประมาณมาคำนวณค่าอัตราขยายแบบป้อนกลับ โดยเลือกค่าอัตราขยายแบบป้อนกลับของเซตยืนยงทรงรีที่เล็กที่สุดซึ่งค่าตัวแปรสภาวะจากการประมาณเป็นสมาชิกของเซตนั้น จากนั้นจะคำนวณค่าตัวแปรปรับเพื่อควบคุมระบบ นอกจากนี้ในงานวิจัยยังได้ประยุกต์ใช้การประมาณค่าอัตราขยายของตัวควบคุมแบบป้อนกลับสัญญาณขาออกระหว่างเซตยืนยงทรงรีซึ่งตัวแปรสภาวะจากการประมาณเป็นสมาชิกกับเซตยืนยงถัดไปที่มีขนาดเล็กกว่าโดยคำนวณค่าอัตราขยายมากที่สุดภายใต้เงื่อนไขทางการควบคุม ระเบียบวิธีการควบคุมที่งานวิจัยได้เสนอถูกนำไปทดสอบกับระบบสี่ถังซึ่งเป็นระบบที่คำนึงถึงผลความไม่แน่นอนภายใต้ขอบเขตความไม่แน่นอนของโพลีโทฟ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า ระเบียบวิธีการควบคุมที่เสนอสามารถควบคุมให้ระบบมีความเสถียรภาพและการประยุกต์ใช้การประมาณค่าอัตราขยายของตัวควบคุมแบบป้อนกลับสัญญาณขาออกสามารถปรับปรุงสมรรถนะในการควบคุม

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research considers the problem of output feedback robust control of polytopic uncertain discrete-time systems. The proposed algorithms solve off-line the optimal control optimization problem to determine the state feedback gain. The output feedback control law is parameterized as a function of estimated state determined by current output measured. An appropriate estimator is defined, and a sequence of feedback gains is computed. In addition, a sequence of ellipsoidal invariant set associated with each feedback gain pre-computed is then constructed. At each control iteration, the smallest ellipsoidal invariant set containing the currently measured output is determined, a corresponding feedback gain is implemented to the process. Further, the interpolation algorithm is proposed to improve control performance. The feedback gain is determined by maximizing the feedback gain with subjected to a set of constraints associated with the current invariant set and the adjacent smaller invariant set. The controller design is illustrated with a case study of quadruple tank system formulated as a polytopic uncertain system. The results showed that the proposed algorithms can stabilize the system. Interpolation-based algorithm can improve control performance while on-line computation is still tractable.

Link to Full Text

Share

COinS