،مباحث اصلی پایان نامه با ساختاربندی زیر ارائه خواهدشد.
در فصل اول ،کنترل پیش بین مبتنی بر مدل و مفاهیم آن مورد بررسـی قـرار مـی گیـرد.بخـشهای مختلف این کنترل کننده ها،مزایا، معایب و همچنین مفاهیم کنترل پیش بـین غیرخطـی در ایـن فـصل ارائه خواهدشد.در فصل دوم ،کنترل پیش بین مبتنی بر مدلهای هوشمند(مدل عصبی ،مدل فـازی و مـدل عصبی – فازی )ارائه می گردد[۳۷].بخشهای مدلسازی سیستمهای غیرخطی توسط شـبکه هـای عـصبی و منطق فازی و مدل عصبی – فازی و نحوه کار هر یک در این فصل خواهد آمـد.در ادامـه ،روشـهای بهینـه سازی در کنترل پیش بین ارائه مـی شـود.در فـصل بعـد شـبیه سـازی حاصـل از اعمـال ایـن روشـهای کنترلی (پیش بین مبتنی بر شبکه های عصبی و پـیش بـین مبتنـی بـر مـدل عـصبی – فـازی و مقایـسه روشهای بهینه سازی گرادیان کاهشی و فانکشنال ) بر روی دو سیستم MIMO(۲ ورودی .۲ خروجی )،اولی شامل یک فرایند با ۳ تانک مایع ،که هدف رسـیدن ارتفـاع مـایع در ایـن تانکهـا بـه مقـدار مطلـوب مـی

 باشد[۳۷]،ودومی شامل یک سیستم دو ورودی دو خروجی که معادلات حالت آن موجود مـی باشـد و در مرجع شماره [۳۶] معرفی گردیده ،انجام شده است و نتایج با یکدیگر مقایـسه شـده انـد.نتیجـه گیـری و پیشنهادات برای کارهای بعدی نیز در قسمت پایانی پایان نامه ارائه خواهدشد.

 
فصل اول :
کلیات
 
 
۱-۱-هدف (کنترل پیش بین مبتنی برمدل و مفاهیم آن ):
وجود تأخیر زمانی در دینامیک بسیاری از فرایندهای صنعتی مشکل عمده و شناخته شده در سیـستم های کنترل حلقه بسته می باشد. چنانچه تأخیر زمانی در مقایسه با ثابت زمانی های مـوثر سیـستم قابـل توجه باشد،نیاز به یک کنترل کننده پیش بین پیشرفته اجتنـاب ناپـذیر اسـت . کنتـرل پـیش بین ،شـکل خاصی از کنترل است که در آن پیش بینی رفتار آینده سیستم در فرمول بندی آن نقش دارد. زمانی کـه کارائی بهتری نسبت به آنچه از کنترل غیر خطی بدست مـی آیـد،مورد نیـاز باشـد،از ایـن روش کنترلـی استفاده می شود.این حالت سیستمهایی را شامل می شود که رفتارآینده آنها متفاوت از رفتار فعلـی شـان است .به عنوان مثال سیستم های با تاخیر زمانی ،سیستم های مرتبه بالا،سیستم های با میرائـی ضـعیف و غیر مینیمم فاز از این نوع سیستم ها هستند.
تلاشهایی که در دهه های ۱۹۶۰و۱۹۷۰ در ارتباط با کنترل پـیش بـین صـورت گرفـت ،زمینـه مساعدی را برای ظهور کنترل کننده های پیش بین مبتنی بر مدل فـراهم آورد. در ایـن سـالها بـه طـور پراکنده روشهای ابتدائی توسط شرکتهای مختلف به کار گرفته شده بودند.اما اولین ارائه یک نمونه عملـی و علمی کنترل کننده های پیش بین مبتنی بر  مدل ، توسط ریچالت ١ در سـال ۱۹۷۶ و بـا معرفـی روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل ضربه MAC ٢در یک کنفرانس صورت گرفت که اولین پیاده سازی عملی
MPC هانیز به شمار می آید.بعد از آن نیزبـه سـرعت روشـهای مختلـف دیگـری در کاربردهـای مختلـف صنعتی ارائه شدند[۷].
تا اوائل دهه ۱۹۹۰ غالباً مدلهای خطی به دلیل سادگی مورد اسـتفاده قـرار مـی گرفتنـد.بـر ای استفاده از این کنتر ل کننده ها در سیستمهای غیر خطی ،نیاز به شناسـایی مـدل بـه صـورت پیوسـته و آنلاین ٣ می باشد تا خاصیت غیر خطی سیستم در نظر گرفته شود.به طور ایده آل یک سیستم غیرخطـی برای کارایی بهینه نیازمند یک کنترل کننده پیش بین مبتنی برمدل غیرخطی مـی باشـد.[۷].بـه همـین جهت تحقیقات در زمینه کنترل پیش بین مبتنی بر مدل غیـر خطـی در دهـه ۱۹۹۰ شـروع شـد.بهینـه سازی دینامیکی زمان واقعی با به کار بردن یک مدل غیر خطی و روش بهینه سازی غیر خطی یـک روال کاملاً پیچیده و از نظر محاسباتی بسیار سنگین می باشد.با پیـشرفت پردازنـده هـا و ابـداع الگوریتمهـای جدید ، این مشکل تا حدی مرتفع شد. این تلاشها در نهایت منجر بـه پیـاده سـازی عملـی الگوریتمهـای کنترل پیش بین مبتنی بر مدل غیر خطی در میانه دهه ۱۹۹۰ شد.ایـن زمینـه ، امـروزه حجـم زیـادی از تحقیقات علمی و تلاشهای صنعتی را به خود اختصاص داده است .به عنوان مثال در فاصله سالهای ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۸ تعداد ۹۳ مورد پیـاده سـازی عملـی از ایـن الگوریتمهـا گـزارش شـده اسـت کـه غالبـاً صـنایع پتروشیمی و شیمیایی بوده اند.همانگونه که اشاره شـد،MPC ابتـدا در صـنایع پتروشـیمی و شـیمیایی و همچنین نیروگاهها طراحی و پیاده سازی شد،اما امروزه در رنـج وسـیعی از محیطهـای مختلـف صـنعتی مانند انواع صنایع فرایندی مثل صنایع غذایی ،صنایع متالورژی ،خودروسازی ،صنایع چوب و کاغذ و صنایع سیمان به کار می رود[۶].پیاده سازیهای متعدد صنعتی بخصوص در صنایع پتروشیمی وبـسته هـای نـرم
 
1 Richalet
2Model Algorithm Control
3 Online
– 6 –
 
 
افزاری گوناگون که توسط شرکتهای معتبر کنترل و اتوماسیون عرضه شده است و نیز موارد متعدد تعریف پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکتری در دانشگاههای معتبر، موید اهمیت کنترل کننـده هـای پـیش بین مبتنی بر مدل است .
به جهت اهمیت این کنترل کننده ها پس از بیان تاریخچـه مختـصر فـوق ،بـه معرفـی اصـول و تعاریف اولیه این کنترل کننده ها می پردازیم .سپس ضمن بررسی نمودار بلـوکی ،بخـشهای مختلـف ایـن کنترل کننده ها و مزایا و معایب آنها مورد بررسی قرار می گیرد.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)