اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدنمذجة ومحاكاة المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم باستخدام MATLAB & Simulink
Modeling and Simulation of a Self-Organizing Fuzzy Controller Using MATLAB & Simulink
3885
4 229
0
(
0
)
نشر من قبل
جامعة تشرين ورقة بحثية
تاريخ النشر
2014
مجال البحث
الهندسة المعلوماتية
والبحث باللغة
العربية
تأليف
محمود منى( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
منذ أن تم اختراع المنطق الضبابي والتحكم الضبابي حظي الأخير بانتشار واهتمام متزايدين في تطبيقات متنوعة وفي الأجهزة المختلفة في مختلف نواحي الحياة. ولعل ذلك لسهولة تطبيق نظام التحكم الضبابي ولابتعاده غالباً عن تعقيدات العلاقات الرياضية. حتى لو لم نكن نعلم نموذج النظام موضوع التحكم، يستطيع المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم (SOFC) تحسين استجابة متحكم ضبابي خطي موجود أو بناء جدول تحكم من الصفر، من خلال تقييم أداء المتحكم الحالي وتعديل جدول التحكم بناءً على ذلك. يقدم هذا البحث مادة بسيطة توضح كيفية تصميم واستخدام المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم. من خلال عملية نمذجة ومحاكاة باستخدام Matlab & Simulink® حيث تم فيها استخدام المتحكم لتنظيم سرعة محرك كهربائي مستمر عند حمولات متغيرة. وأظهرت المحاكاة قدرة المتحكم على تقديم استجابة جيدة وتقليل خطأ السرعة بشكل ملحوظ عند تغير الحمولة. يعد البحث مادة نصية يمكن أن يرجع إليها طلبتنا والباحثون المهتمون في مجال التحكم التكيفي عامة، والتحكم الضبابي ذاتي التنظيم خاصة.
Since the invention of Fuzzy logic and fuzzy control, the latter has been growing in spread and importance in many applications and devices in many life aspects. This maybe due to the easy use of a fuzzy control system, and for being far of math complications. Even if the plant model is unknown, a self-organizing fuzzy controller (SOFC) can improve the response of an already exist linear control table, or even can build a control table from scratch, by assessing current performance of the controller and adjusting the control table accordingly. This paper provides a simple article that shows how to design and use a self organizing fuzzy controller, through a simulation example using MATLAB & Simulink in which a variable torque loaded DC motor speed regulation is done. The simulation showed the ability of the controller to provide a good response and decrease speed error by a notable amount at load torque changing times. This paper can be used as textbook material for students or researchers interested in the field of adaptive control, especially self-organizing fuzzy control.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
منذ اختراع المنطق الضبابي والتحكم الضبابي، شهد الأخير انتشاراً واسعاً واهتماماً متزايداً في تطبيقات متنوعة وأجهزة مختلفة. يتميز نظام التحكم الضبابي بسهولة تطبيقه وابتعاده عن تعقيدات العلاقات الرياضية. حتى في حالة عدم معرفة نموذج النظام، يمكن للمتحكم الضبابي ذاتي التنظيم تحسين استجابة متحكم ضبابي خطي موجود أو بناء جدول تحكم من الصفر. يوضح هذا البحث كيفية تصميم واستخدام المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم من خلال نمذجة ومحاكاة باستخدام Matlab & Simulink، حيث تم استخدام المتحكم لتنظيم سرعة محرك كهربائي مستمر عند حمولات متغيرة. أظهرت المحاكاة قدرة المتحكم على تقديم استجابة جيدة وتقليل خطأ السرعة بشكل ملحوظ عند تغير الحمولة. يمكن استخدام هذا البحث كمرجع للطلاب والباحثين المهتمين في مجال التحكم التكيفي والتحكم الضبابي ذاتي التنظيم.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يقدم البحث مادة قيمة في مجال التحكم الضبابي ذاتي التنظيم، ولكن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، قد يكون من المفيد تضمين المزيد من الأمثلة العملية والتطبيقات الواقعية لتعزيز فهم القراء. ثانياً، يمكن تحسين الشرح النظري لبعض المفاهيم لتكون أكثر وضوحاً وسهولة في الفهم، خاصة للقراء غير المتخصصين. ثالثاً، قد يكون من المفيد إجراء مقارنة مع أنواع أخرى من المتحكمات التكيفية لتقديم صورة شاملة عن مزايا وعيوب كل نوع. وأخيراً، يمكن تحسين هيكلية البحث وتنظيمه لتسهيل الوصول إلى المعلومات المطلوبة بسرعة وفعالية.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الفائدة الرئيسية من استخدام المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم؟
الفائدة الرئيسية هي تحسين استجابة المتحكم الضبابي الخطي الموجود أو بناء جدول تحكم من الصفر دون الحاجة إلى معرفة نموذج النظام.
-
ما هي الأدوات المستخدمة في نمذجة ومحاكاة المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم في هذا البحث؟
تم استخدام Matlab & Simulink في عملية النمذجة والمحاكاة.
-
كيف تم اختبار أداء المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم في البحث؟
تم اختبار أداء المتحكم من خلال تنظيم سرعة محرك كهربائي مستمر عند حمولات متغيرة، وأظهرت المحاكاة قدرة المتحكم على تقديم استجابة جيدة وتقليل خطأ السرعة بشكل ملحوظ.
-
ما هي التوصيات التي قدمها الباحث لتحسين أداء المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم؟
يوصى ببدء عملية التدريب انطلاقاً من جدول تحكم معد مسبقاً وفق المعلومات المتوفرة عن النظام لتجنب إطالة فترة التدريب، واختبار المتحكم مع أنظمة أكثر تعقيداً لاختبار كفاءة آلية التعديل.
المراجع المستخدمة
Levine, William S. The Control Handbook. Florida : CRC press, 2000. p. 1564. ISBN 81-7224-785-0
Chen, G. and Pham, T. T. Introduction to Fuzzy Sets, Fuzzy Logic, and Fuzzy Control Systems. New York : CRC Press, 2001. p. 316
Åström, Karl J and Björn, Wittenmark. Adaptive Control. 2nd edition. Amesterdam : Addison Wesley, 1995. p. 589
Matos D, Joana, Duorado C, António. A self-organizing fuzzy controller with a fixed maximum number of rules and an adaptive similarity factor. Informatic Engineering, Universidade de Coimbra. Coimbra : s.n., 1999. p. 44
Lee, Chien H. ; Wang, Sheng D. A self-organizing adaptive fuzzy controller. 80, 1996, Fuzzy Sets and Systems, pp. 295-313
قيم البحث
اقرأ أيضاً
إن من وظائف نظام التعليق في السيارة عزل الاهتزازات الناتجة بسبب وعورة الطريق عن السائق و تأمين قيادة مريحة. و لكن تصميم أنظمة التحكم لأنظمة التعليق نصف الفعالة أمر صعب بسبب اللاخطية التي تبديها العناصر المكونة لهذه الأنظمة مما جعل الدراسات المرتبطة ب
ها تتسم بالتعقيد. لذلك و في سبيل تحسين أداء أنظمة التعليق نصف الفعالة دون تكلف عناء تصميم متحكم يعتمد على النموذج مباشرة تم تصميم نظام تحكم باستخدام المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم بالاعتماد على مبدأ التأخير في الجزاء للتحكم بنظام تعليق نصف فعال يستخدم المخمدات المغناطيسية الريولوجية. إذ يقوم المتحكم بمحاولة تحسين أداء النظام بناء على الاستجابة المرغوبة الموصوفة في جدول الجزاء. يستخدم المتحكم الضبابي متغيرين كدخل للمتحكم و هما سرعة الكتلة المعلقة و سرعة الكتلة غير المعلقة. باستخدام نموذج ربع سيارة بدرجتي حرية تمت نمذجة و محاكاة النظام في بيئة MATLAB & Simulink®، و تمت مقارنة النتائج مع استراتيجية sky-hook الواسعة الاستخدام، حيث أظهرت المحاكاة قدرة المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم على تقديم نتائج جيدةفي التقليل من تسارع الكتلة المعلقة في نماذج الطرق المتنوعة بالمقارنة مع استراتيجية sky-hook.
يعالج هذا البحث تحسين كفاءة نظم القدرة الشمسية الكهروضوئية باستخدام متحكم عائم لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى، للتحكم في دورة عمل مبدل جهد مستمر لتحقيق عمل النظام الكهروضوئي عند نقطة الاستطاعة العظمى في ظل التغيرات الجوية المختلفة من شدة إشعاع شمسي و در
جة حرارة محيطة. في هذا السياق، يقدم البحث نموذج جديد لمتحكم عائم MPPT-P&O Fuzzy مطور في بيئة Matlab/Simulink. يعتمد النموذج المقترح للمتحكم على تقنية الاضطراب و المراقبة P&O. حيث بطريقة مشابهة لتقنية P&O، تمثل كل من تغيرات الاستطاعة و التوتر للنظام الكهروضوئي، متغيرات دخل للمتحكم العائم المقترح، أما متغير الخرج فهو تغير نسبة التشغيل. الميزة الرئيسية للمتحكم العائم المطور، ترتكز على اعتبار أن خطوة تغير نسبة التشغيل ذات قيمة متغيرة و متعلقة بشكل مباشر بتغيرات الاستطاعة و التوتر للنظام الكهروضوئي. مما يمكن من التغلب على مشكلة الخطوة الثابتة لتغير نسبة التشغيل في المتحكم MPPT-P&O المرتكز على تقنية P&O التقليدية. إن عمل المتحكم العائم MPPT-P& Fuzzy، بخطوة تشغيل متغيرة يحقق سرعة استجابة عالية و كفاءة عالية لتتبع نقطة MPP عند التغيرات الجوية المفاجئة أو السريعة، مقارنة مع المتحكم التقليدي .MPPT-P&O أظهرت نتائج المحاكاة المنجزة في بيئة Matlab/Simulink، الأداء الأفضل للمتحكم العائم المطور MPPT-P&O Fuzzy عند تتبع نقطة MPP بتحقيق أداء ديناميكي أفضل و دقة عالية، مقارنة مع استخدام المتحكم التقليدي MPPT-P&O عند التغيرات الجوية المختلفة.
نطور في هذا البحث أداة بحثية وتعليمية لدراسة حساسية استجابة منظومة تعليق المركبة لتأثير تعرجات الطريق كتابع لخصائص وبارامترات مكونات التعليقة.
هذه الأداة عبارة عن برنامج يمكن استخدامه لأي نموذج منشأ باستخدام حزمة برمجيات Matlab/Simulink بمكتباته الم
ختلفة. يمكن إدخال أنواع مختلفة من النماذج كنماذج المعادلات التفاضلية المعبرة عن النموذج الرياضي أو المخططات الصندوقية او نموذج فضاء الحالة. تمكن هذه الأداة الطالب أيضا من تعريف مكونات التعليقة, والبارامترات التصميمية الأساسية لها, واختيار هذه البارامترات.
وتمكن الباحثين والطلبة من اختبار النماذج من حيث الاستجابة والتجاوز الأعظمي لقيمة الدخل والحساسية عند اجراء المحاكاة لظروف العمل المختلفة.
تزايد االعتماد على مصادر الطاقات الجديدة والمتجددة من أجل الحصول على الطاقة الكهربائية بدون استخدام مصادر الوقود الأحفوري التقليدية وبالتالي حل مشاكل أزمة الطاقة العالمية وأيضا ً الحفاظ على بيئة نظيفة من خلال محاربة أخطار الاحتباس الحراري ونتائجه ا
لسلبية , وتعتبر طاقة الرياح إحدى أهم هذه الطاقات البديلة. وسوف نعمل في هذا البحث من أجل التحكم باستطاعة عنفة ريحية ذات سرعة متغيرة عن طريق التحكم بزاوية الميلان بهدف تنظيم الاستطاعة والتحكم بالسرعة الدورانية بهدف أمثلة الاستطاعة حيث سنقوم باستخدام متحكم ضبابي بزاوية الميلان عوضا عن المتحكمات التقليدية مما يتوقع منه تحسين استجابة النظام وتأمين سهولة في التطبيق والتعديل ووانخفاض في الكلفة. من خلال الدراسة المرجعية توصلنا إلى النتيجة التي بينت بأن أغلب الدراسات السابقة في نظم طاقة الرياح المتطورة تناولت التحكم باستطاعة عنفة ريحية باستخدام متحكمات تقليدية من نوع PI أو PID .تظهر
لدينا المشكلة بالحاجة إلى معرفة النموذج الرياضي الدقيق للنظام, حيث تعتمد المتحكمات التقليدية بالعنفات الريحية التي تعمل على سرعة متغيرة على وجود نماذج رياضية قد تكون معقدة وغير خطية وتهمل في كثير من الأحيان الظواهر الفيزيائية كالاشباع المغناطيسي مثال مما يؤدي إلى تعقيد في الحساب وأداء غير متوقع للنظام المقاد.
يهدف البحث المقترح إلى تقديم دراسة كاملة عن طريق النمذجة والمحاكاة باستخدام الـMatlab عن استخدام المتحكم الضبابي للتحكم باستطاعة عنفة ريحية حيث سيتم تصميم متحكمات تقليدية من نوع PI للتحكم بزاوية الميلان والتحكم بالسرعة الدورانية ومتحكمات ضبابية تقليدية للتحكم بزاوية الميلان وسيتم الحصول على النتائج ومقارنتها ثم مناقشتها واستخالص النتائج منها.
بينت نتائج البحث أ التحكم الضبابي يحسن في سلوك الحالة العابرة إلا أن سلوك الحالة المستقرة سيكون أفضل في حال استخدام نظام تقليدي وعليه لا يمكن للتحكم الضبابي ان يحل فعليا مكان المتحكم التقليدي استنادا إلى ما توصلناه من نتائج.
يتم اللجوء إلى النظرية العامة للآلات الكهربائية لتسهيل دراسة و تمثيل الآلة الحقيقية و الظواهر المعقدة التي تحدث فيها أثناء الحالة العابرة حيث نمثل الآلة الحقيقية بآلة أخرى مثالية مكافئة بحيث تكون الظواهر الفيزيائية في هذه الآلة النموذجية مشابهة لتلك التي تحدث في الآلة الحقيقية.
الأسئلة المقترحة
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
