هماهنگ سازی جهانی سیستم های بی نظم ناپایدار از طریق کنترل حالت لغزشی مجزا

Global synchronization of uncertain chaotic systems via discrete-time sliding mode control

چکیده

1- مقدمه

2- تشریح سیستم و فرمول نویسی مسئله

3- طراحی سطح متغیر و کنترل گر حالت لغزشی مستقل از زمان

4- مثال های تشریحی

5- جمع بندی

چکیده

این مقاله روش کنترل حالت لغزشی مجزا را برای دسته ای از سیستم های هماهنگ سازی بی نظم متبوع-تابع (یا محرک بازخورد) ارائه می کند. روش ارائه شده تضمین کننده پایداری در سیستم حلقه-بسته بوده، و هماهنگ-سازی سراسری را برای سیستم های متبوع و تابع قابل دسترس می سازد. ساختار سیستم تابع ساده می باشد و احتیاجی به مطابقت با سیستم متبوع ندارد. علاوه بر این، در این مقاله انتخاب سطح متغیر و وجود حالت لغزشی نیز تشریح می گردد. شبیه سازی های عددی نیز به جهت تایید روش هماهنگ سازی مورد نظر ارائه شده اند.

1- مقدمه

رفتار بی نظم پدیده جالب توجهی است که در سیستم های غیرخطی رخ می دهد و در طول دهه های گذشته، توجه فزاینده ای را به خود جلب نموده است. سیستم بی نظم، سیستمی غیرخطی، پویا و به شدت پیچیده است. خصوصیت بارز سیستم بی نظم حساسیت فوق العاده به متغیرهای سیستم و شرایط آغازین می باشد، و همین امر موجب اهمیت بسیار زیاد هماهنگ سازی بی نظمی است. در سال های اخیر هماهنگ سازی بی نظمی در زمینه های گسترده ای از فیزیک و مهندسی سیستم ها به کار گرفته شده، زمینه هایی چون: واکنشات شیمیایی، مبدل نیرو، سیستم های بیولوژیک، پردازش اطلاعات، و به خصوص ارتباطات ایمن [1-3]. روش های زیادی همچون روش بازخورد موقعیت [1،2،4-10]، روش نظارت کننده [3،11-15]، و روش بازخورد خروجی [16] برای درک مسئله هماهنگ سازی سیستم های بی نظم توسعه یافته است. با این حال این روش ها در سیستم های زمان-پیوسته (غیر مجزا) توسعه یافته اند. بر اساس اصلاعات نویسنده، مسئله هماهنگ سازی سیستم های بی نظم ناپایدار در حوزه مستقل از زمان به صورت اساسی بررسی نشده و همچنان در مقاله ها به صورت دست نخورده باقی مانده، و همین امر مشوق این تحقیق می باشد.

5- جمع بندی

در این مقاله روش SMC مستقل از زمان برای هماهنگ سازی دسته ای از سیستم های بی نظم ارائه شده است. نشان داده شد که شیوه کنترل پیشنهادی تضمین کننده پایداری دینامیک خطای هماهنگ سازی است، و هماهنگ-سازی بی نظم خوبی را بین سیستم های تابع و متبوع ارائه می دهد.طراحی کنترل به نسبت ساده است و به راحتی برای هماهنگ سازی بی نظم پیاده سازی می شود. SMC مستقل از زمان به نوع متغیر قانون کنترل نیازی ندارد. پدیده تصادم و فاز دسترسی در این روش حذف می شوند. علاوه بر این، استراتژی کنترل به راحتی قابلیت کاربری در ابعاد دیگر مسائل هماهنگ سازی بی نظم را دارد. شبیه سازی های عددی تایید کننده اعتبار روش هماهنگ سازی ارائه شده هستند.

Abstract

This paper presents a discrete-time sliding mode control scheme for a class of master–slave (or drive-response) chaotic synchronization systems. The proposed scheme guarantees the stability of closed-loop system and achieves the global synchronization between the master and slave systems. The structure of slave system is simple and needs not be identical to the master system. Moreover, the selection of switching surface and the existence of sliding mode have been addressed. Numerical simulations are given to validate the proposed synchronization approach.

1- Introduction

Chaotic behavior is an interesting phenomenon appearing nonlinear systems and has been received more and more attentions in the last decades. A chaotic system is a highly complex dynamic nonlinear system. The prominent characteristic of a chaotic system is its extreme sensitivity to initial conditions and the system’s parameters, and this makes the problem of chaotic synchronization much more important. In the last few years, chaotic synchronization has applied in vast area of physics and engineering systems such as in chemical reactions, power converter, biological systems, information processing, especially in secure communication [1–3]. Many methods have been developed to realize the problem of the synchronization of chaotic systems including state feedback method [1,2,4–10], the observer method [3,11–15] and output feedback method [16]. However, these methods are developed in continuous-time system. To the best of the author’s knowledge, the problem of synchronizing uncertain chaotic systems in discrete-time domain has not been fully investigated and is still open in the literature. This has motivated our research.

5- Conclusions

In this paper, a discrete-time SMC scheme has been proposed for synchronization of a class of chaotic systems. It has been shown that the proposed control scheme ensures the stability of synchronization error dynamics, and provides good chaotic synchronization between the master and slave systems. The control design is rather straightforward and easy to implement for chaotic synchronization. The discrete-time SMC needs not a switching type of control law. Chattering phenomenon and reaching phase are eliminated. Moreover, the control strategy can be easily applied to other dimensional chaotic synchronization problems. Numerical simulation has confirmed the validity of the proposed synchronization scheme.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

هماهنگ سازی جهانی سیستم های بی نظم ناپایدار از طریق کنترل حالت لغزشی مجزا

Global synchronization of uncertain chaotic systems via discrete-time sliding mode control

ثبات N-سیگما در سیستم تصادفی با کنترل حالت لغزشی

N-sigma stability of stochastic systems with sliding mode control

چکیده

1- مقدمه

2- مروری بر ادبیات موجود

2-1- آمار سیگنال تصادفی

2-2- پایداری محدود نهایی با احتمال یک

3- پایداری N-سیگما

4- نمونه‌ای از شبیه‌سازی

4-1- با N=2

4-2- با N=3

4-3- با N=4.5

5- نتیجه‌گیری

چکیده

در این مقاله، کنترل مد لغزشی برای سیستم‌های گسسته از زمان با نویز تصادفی در کانال ورودی، مورد بحث قرار گرفته است. ایدۀ کنترل فرایند با استفاده از نمودارهای کنترل، این رویکرد جدید را در رابطه با سیستم‌هایی با نویز تصادفی تحت تأثیر قرار داده است. این رویکرد جدید نویز تصادفی را مانند یک عدم اطمینان محدود، مشابه کران‌دار در نمودارهای کنترل برای داده‌های کنترل فرایند تصادفی برآورد می‌کند. برای سیستم‌های گسسته از زمان، این امر منجر به یک پایداری محدود در احتمال مد شبه لغزشی می‌شود که به عنوان پایداری محدود N-سیگما به آن اشاره می‌شود. احتمال مربوط به مفاهیم پایداری ثابت نیست، و مهندس کنترل ممکن است به میزان کمتر یا بیشتری از پایداری از نظر این احتمال نیاز داشته باشد. بنابراین، ممکن است یک نفر دارای انعطاف‌پذیری در طراحی باشد و در عین حال تئوری را به‌طور عملی اجرا کند، درجاییکه یک شخص دیگر ممکن است با توجه به محدودیت‌های سخت‌افزاری مجبور به تغییر میزان پایداری موردنظر خود شود.

5- نتیجه‌گیری

در این کار، یک رویکرد جدید و ساده‌تر برای رسیدگی به سیستم‌های در معرض نویز تصادفی در کانال ورودی ارائه شده است که در آن سیگنال تصادفی به عنوان عدم قطعیت محدود کران‌های مناسب با توجه به الزامات پایداری برآورد شده‌اند. مفهوم عملی پایداری در احتمال ارائه شد و چیزی که پایداری N-سیگما نامیده می‌شود، با رویکرد تقریب نشان داده شد. از طریق شبیه‌سازی‌ها مشخص شد که حرکت لغزشی برای سیستم‌های گسسته همان‌طور که از نظر تئوری تقریب مطلوب است و پیش‌بینی شده است، به پایداری محدود N-سیگما تبدیل می‌شود. سطح بهینه احتمال برای پایداری نیز ارائه شده است که به روش شناخته شده و پذیرفته‌شدۀ شش سیگمای مورد استفاده در کنترل کیفیت فرایند اشاره دارد. کار ارائه شده در این مقاله می‌تواند به آسانی برای مهندسان طراحی در رابطه با سیستم‌های تصادفی گسسته بکار برده شود که در آن کران‌های عدم قطعیت همان‌طور که برای میزان مطلوب پایداری از لحاظ احتمال موردنیاز هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

Abstract

In this paper, sliding mode control for discrete time systems with stochastic noise in their input channel has been discussed. The idea of process control using control charts has influenced this new approach towards dealing with systems with stochastic noise. The new approach approximates the stochastic noise as a bounded uncertainty, similar to having bounds in the control charts for stochastic process control data. For discrete time systems, this results in a bounded stability in probability of the quasi sliding mode, which is referred to as the N-sigma bounded stability. The probability associated with the stability notions is not fixed and the control engineer may desire lower or higher degrees of stability in terms of this probability. Thus one has design flexibility while implementing the theory in practice, where one might have to adjust the desired degree of stability due to hardware limitations.

5- Conclusions

In this work, a new and simpler approach towards dealing with systems subjected to stochastic noise in input channel is proposed, wherein the stochastic signal is approximated as a bounded uncertainty of appropriate bounds as per stability requirement. Practical notion of stability in probability is proposed and something called N-sigma stability is arrived by the approximation approach. It is shown through simulations that the sliding motion becomes N-sigma bounded stable for discrete systems as desired and predicted by the approximation theory. An optimum probability level for the stability is also suggested, referring the widely accepted and celebrated methodology of six sigma used in process quality control. The work as in this paper can be readily applied by design engineers to discrete stochastic systems taking the bounds of uncertainty as required for their desired degree of stability in terms of probability.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ثبات N-سیگما در سیستم تصادفی با کنترل حالت لغزشی

N-sigma stability of stochastic systems with sliding mode control

متد کنترل حالت لغزشی توان انفعالی و فعال DFIG با MPPT برای مبدل انرژی بادی با سرعت متغیر

Sliding Mode Controls of Active and Reactive Power of a DFIG with MPPT for Variable Speed Wind Energy Conversion

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

متد کنترل حالت لغزشی توان انفعالی و فعال DFIG با MPPT برای مبدل انرژی بادی با سرعت متغیر

Sliding Mode Controls of Active and Reactive Power of a DFIG with MPPT for Variable Speed Wind Energy Conversion

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.