پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده

word
97
2 MB
32264
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۹,۷۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده

    پایان نامه‌ برای دریافت درجه‌ی کارشناسی ارشد« M.Sc.»

    در رشته مهندسی برق گرایش الکترونیک قدرت

    چکیده:

    مطالبی که در این پایان­نامه به منظور شبیه­سازی و  پیاده­سازی کنترل کننده غیرخطی مبدل باک مورد بررسی قرار می­گیرد درچهار فصل ارائه می­گردد. به طور کلی مبدل باک و روابط حاکم بر ان و مطالعات انجام شده بر روی مبدل باک و یک روش کنترلی برای بدست اوردن متوسط ولتاژ خروجی برای برابری با یک سطح مطلوب ارائه شده است.روش کنترلی ارائه شده شامل یک سری مزایا و معایب می باشد.برای بهبود معایب و همچنین نتیجه بهتر وبدست اوردن ولتاژ خروجی با یک سطح ثابت و کاهش ریپل و زمان نشست ولتاژ در خروجی مبدل کنترلر خطی (PI) معرفی می شود که با روش کنترلی غیر خطی (کنترل حالت لغزشی ) ترکیب شده که هر 3 کنترلر در محیط متلب در فصل چهارم شبیه سازی شده است و نتایج ان قابل مشاهده می باشد.و همچنین در انتهای پایان نامه کنترلر ها به صورت جداگانه و در مقابل تغییرات ناگهانی بار با هم مقایسه می شوند.

     

    کلمات کلیدی: چاپر، مبدل باک ، کنترل حالت لغزشی، کنترلر PI

     

    مقدمه

    در بسیاری از کاربردهای صنعت از منابع DC استفاده می­شود، بنابراین به دستگاهی نیاز است که بتواند یک منبع ولتاژ DC را به منبع ولتاژ  DC متغیر تبدیل کند، ین کار به وسیله چاپر صورت می­گیرد. چاپر یک مبدل DC به  DCاست که همانند یک ترانس AC که با تغییر تعداد دورها می­تواند ولتاژ دلخواه را ایجاد کند، میتواند مستقیماً ولتاژDC  را به ولتاژ DC موردنظر و به صورت پیوسته تبدیل کند.

    چاپرها کاربردهای فراوانی دارند. معمولاً به عنوان تنظیم­کننده ولتاژ به کار می­رود و ولتاژ DC رگوله نشده را به ولتاژDC  رگوله شده مطلوب تبدیل می­کند و به همراه یک سلف به منظور ایجاد یک جریانDC  خصوصاً برای اینورتر منبع جریان به کار می­رود.

    چاپرها به صورت گسترده­ای برای کنترل موتور در اتومبیل الکتریکی، چنگال­های بالا­برنده ، در حفر معدن به کار می­روند. ازمشخصات آن­ها، کنترل دقیق شتاب، بازده بالا و پاسخ دینامیکی سریع می­باشد. یکی دیگر از کاربردهای چاپر در جبرانسازی توان راکتیو است.

    چاپرها در ترمزدینامیکی موتورهای DC جهت بازگرداندن انرژی به منبع به کارگرفته می­شوند، که باعث ذخیره انرژی در سیستم­های حمل و نقل با توقف زیاد می­شود.

    ازکاربردهای خیلی مهم چاپر می­توان استفاده در بهینه­سازی شبکه­های برق ac نام برد.

    در بارهای حساس اگر خطایی در شبکه رخ دهد، یک سیستم تغذیه پشتیبان (به عنوان مثال باتری خانه) مورد نیاز می­باشد. این نیاز به یک سیستم تغذیه قدرت پیوسته موجب شده است که از منابع تغذیه UPS استفاده شود. چاپرها در این UPS  ها جهت تنظیم سطح ولتاژ یکسوشده مورد استفاده قرار می­گیرند. به طوری­که در هنگام عملکرد عادی سیستم انرژی از شبکه به سیستم تغذیه پشتیبان هدایت می­شود و در شرایط اضطراری سیستم پشتیبان، بار مورد نیاز را تأمین می­کند. در این نوع UPS چاپر دو جهته مورد استفاده قرار می­گیرد.

     

    شکل1- 1 fly back   دوجهته [1]

     

    چاپرها براساس ولتاژ خروجی به دو دسته افزاینده و کاهنده تقسیم می­شوند. در اکثر منابع تغذیه سوئیچینگ DC به  DCکه در تجهیزات داده و مخابرات استفاده می­شوند یک مبدل افزاینده مورد استفاده قرار می­گیرد که وظیفه آن، کاهش هارمونیک های جریان خط و برآورده نمودن مشخصه­های جهانی برای کنترل محدوده­های هارمونیکی جریان خط در منابع DC است. از مبدل افزاینده معمولاً در رادارها و سیستم­های احتراق استفاده می­شود. از مبدل­های کاهنده معمولاً در اتومبیل­های الکتریکی و فیلترهای DC استفاده می­شود.

    امروزه چاپرهای اصلاح شده تحت عنوان two-quadrant و four-quadrant به بازار آمده­اند که چاپر نوع اول در سیستم­ های کنترل خودکار منابع تجدیدپذیر مثل سلول­های خورشیدی و توربین­های بادی مورد استفاده قرار می­گیرند.

  • فهرست و منابع پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده

    فهرست:

    چکیده

    فصل اول: مروری بر مطالعات انجام­شده

    مقدمه

    1-2- پژوهش­های انجام­شده بر روی مبدل­های ِDC_DC

    فصل دوم:معرفی چاپر

    2-1- مقدمه

    2-2- کنترل مبدل­های dc-dc

    2-3- مبدل کاهنده

    2-3-1- مد جریان پیوسته

    2-3-2- مرز بین هدایت پیوسته و ناپیوسته

    2-3-3-  مد هدایت ناپیوسته

    2-3-3-1- مد هدایت ناپیوسته با  ثابت

    2-3-3-2- مد هدایت ناپیوسته با مقدار ثابت 

    2-3-4- ریپل ولتاژ خروجی

    فصل سوم:کنترل حالت لغزشی­­

    ٣١ مقدمه

    3-2- کنترل ساختار متغیر

    3-3- کنترل حالت لغزشی

    3-3-1- مرحله رسیدن

    3-3-2- مرحله لغزش

    3-3-3- مزایا و معایب کنترل حالت لغزشی

    3-4- بررسی اثر تأخیر

    3-5- بررسی وزوز

    3-5-1-  روش لایه مرزی

    3-5-2- روش لایه مرزی تطبیقی

    3-5-3- روش مبتنی بر رؤیتگر

    3-5-4- کنترل حالت لغزشی مرتبه بالا

    3-5-5- روش­های هوشمند

    3-6- نتیجه گیری

    فصل چهارم: شبیه­سازی مبدل باک

    4-1- شبیه­سازی مبدل باک درنرم­افزار متلب

    4-1-1- نقش مدار  LCدر فیلتر کردن هارمونیک ها 

    4-2- مدار باک با حلقه فیدبک

    4-2-1 شبیه سازی مبدل باک با کنترلر PI :

    4-2-1-1- ترم تناسبی کنترل کننده PID

    4-2-1-2- ترم انتگرال گیر

    4-2-2- شبیه سازی مبدل باک با کنترلر SMC

    4-2-2- 1- مدل سازی مبدل باک :

    4-2-2- 2-مدل فضای حالت مبدل باک :

    4-2-2- 3-کنترل مد لغزشی مبدل باک (Sliding mode control) :

    4-2-2- 4- تئوری کنترل لغزشی :

    4-2-2- 5- توضیح فایل شبیه‌سازی

    4-2-2- 6-نتایج شبیه سازی:

    4-2-2- 7-نکات :

    4-3- نتایج شبیه سازی  PISMC

    4-4- مقایسه جریان سلف و ولتاژ خروجی مبدل باک با کنترلرهای PI و SMC وPISMC  :

    4-5- مقایسه ولتاژ خروجی مبدل باک با کنترلرهای PI و SMC وPISMC  در مقابل تغییرات ناگهانی بار:

    پیوست

    منبع:

     

    [1] W. Perruquetti and J. Pierre-Barbot, Sliding mode control in engineering, Marcel Dekker, 2002.

     

    [2] J.-J. E. Slotine and W. Li, Applied nonlinear control, Prentice-hall, 1991.

     

    [3] S. Sastry and M. Bodson, Adaptive control, Prentice-hall, Englewood Cliffs, 1989.

     

    [4] I. D. Landau, R. Lozano and M. M' Saad, Adaptive control, Springer-Verlag, London, 1998.

     

    [5] J.-P. Su and C.-C. Wang, ‘‘Complementary sliding control of non-linear systems", Int. J. Contr., vol. 75, no. 5, pp. 360-368, 2002.

     

    [6] R. A. Decarlo, S. H. Zak and G. P. Matthews, ‘‘Variable structure control of nonlinear multivariable systems: a tutorial’’, IEEE Proc., vol. 76, no. 3, pp. 212-232, 1988.

     

    [7] C. Edwards, S. K. Spurgeon, Sliding Mode Control: Theory and Applications, Taylor & Francis, London, 1998.

     

    [8] O. Kaynak, K. Erbatur and R. Ertugrul, ‘‘The fusion of computationally Intelligent methodologies and sliding-mode control- a survey’’, IEEE Trans. Industrial Elec., vol. 48, no. 1, pp. 4-17, 2001.

     

    [9] V. I. Utkin, Sliding mode in control optimization, Springer-Verlag, New York, 1992.

     

    [10] W. Gao and J. C. Hung, ‘‘Variable structure control of nonlinear systems: a new approach’’, IEEE Trans. Industrial Elec., vol. 40, no. 1, pp. 45-55, 1993.

     

    [11] S. Tokat, I. Eksin and M. Guzelkaya, ‘‘New approach for on-line tuning of the linear sliding surface slope in sliding mode controllers’’, uk. J. Elec. Engin., vol. 11, no. 1, pp. 45-59, 2003.

     

    [12] H. Lee, H. Shin, E. Kim, S. Kim and M. Park, ‘‘Variable structure control of manipulator using linear time-varying sliding surfaces’’, IEEE Proc. Intelligent Cnf., pp. 806-811, 1998.

     

    [13] R. G. Roy and N. Olgac, ‘‘Robust nonlinear control via moving sliding surfaces n-th order case’’, IEEE Proc. Contr. Cnf., pp. 943-948, 1997.

     

    [14] H. Morioka, K. Wada, A. Sabanovic and K. Jezernik, ‘‘Neural network based chattering free sliding mode control’’, IEEE Contr. Cnf., pp. 1303-1308, 1995.

     

    [15] Y. Li, S. Qiang, X. Zuhang and O. Kaynak, “Robust and adaptive backstepping control for nonlinear systems using RBF neural networks”, IEEE Trans. on Neural Net., vol. 15, no. 3, pp. 693-701, 2004.

     

    [16] M. O. Efe, C. Unsal, O. Kaynak and X. Yu, ‘‘Sliding mode control of a class of uncertain systems’’, IEEE Contr. Cnf., pp. 78-82, 2003.

     

    [17] H. S. Ramirez and E. C. Morles, ‘‘A sliding mode strategy for adaptive learning in adalines’’, IEEE Trans. Circuits Syst. I, vol 42, pp. 1001-1012, 1995.

     

    [18] G. G. Parma, B. R. Menezes and A. P. Braga, ‘‘Sliding mode backpropagation: control theory applied to neural network learning’’, IEEE Contr. Cnf., pp. 1774-1778, 1999.

     

    [19] K. D. Young, V. I. Utkin and U. Ozguner, ‘‘A control engineer's guide to sliding mode control’’, IEEE Trans. Contr. Sys., vol. 7, no. 3, pp. 328-342, 1999.

     

    [20] L. Dugard and E. I. Verriest, ‘‘Stability and control of time delay systems’’, Lecture Notes in Control and Information Sciences, no. 228, Springer-Verlag, 1997.

     

    [21] L. M. Fridman, E. Fridman and E. I. Shustin, ‘‘Staedy modes and sliding modes in the relay control systems with time delay’’, IEEE Proc. Contr. Cnf., pp. 4601-4606, 1996.

     

    [22] F. Gouaisbaut, W. Perruquetti and J. P. Richard, ‘‘A sliding mode control for linear systems with input and state delays’’, IEEE Proc. Contr. Cnf., pp. 4234-4239, 1999.

     

    [23] I. Boiko and L. Fridman, ‘‘Analysis of chattering in continuous sliding-mode controllers’’, IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 50, no. 9, pp. 1442-1446, 2005.

     

    [24] M.-S. Chen, Y.-R. Hwang and M. Tomizuka, ‘‘A state-dependent boundary layer design for sliding mode control’’, IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 47, no. 10, pp. 1677-1681, 2002.

     

    [25] P. Kachroo and M. Tomizuka, ‘‘Chattering reduction and error convergence in the sliding-mode control of a class of nonlinear systems’’, EEE Trans. Automat. Contr., vol. 41, no. 7, pp. 1063-1068, 1996.

     

    [26] A. Cavallo and C. Natale, ‘‘Output feedback control based on a high-order sliding manifold approach’’, IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 48, no. 3, pp. 469-472, 2003.

     

    [27] S. Laghrouche, F. Plestan and A. Glumineau, ‘‘Higher order sliding mode control based on integral sliding mode’’, Automatica, Article in press, 2007.

     

    [28] S. Oh and H. Khalil, ‘‘Nonlinear output feedback tracking using high-gain observer and variable structure control’’, Automatica, vol. 33, pp. 1845-1856, 1997.

     

    [29] G. Bartolini, and P. Pydynowski, ‘‘An improved, chattering free, V.S.C. scheme for uncertain dynamical systems’’, IEEE Trans. on Automat. Cont., vol. 41, no. 8, pp. 1220-1226, 1996.

     

    [30] M.-S. Chen, C.-H. Chen and F.-Y. Yang, ‘‘An LTR-observer-based dynamic sliding mode control for chattering reduction’’, Automatica, vol. 453, pp. 1111-1116, 2007.

     

    [31] J.-S. R. Jang, C.-T. Sun and E. Mizutani, Neuro-fuzy and soft computing, Prentice-hall, 1997.

     

    [32] V. Mkrttchian and A. Lazaryan, ‘‘Application of neural network in sliding mode control’’, IEEE Contr. Cnf., pp. 653-657, 2000.

     

    [33] Y. Li, K. C. Ng, D. J. Murray-Smith, G. J. Gray and K. C. Sharman, ‘‘Genetic algorithm automated approach to the design of sliding mode control systems, ’’Int. J. Contr., vol. 63, pp. 721-739, 1996.

     

    [34] Q. Ding, H. Chen, C. Jiang and Z. Chen ‘‘Combined indirect and direct method for adaptive fuzzy output feedback control of nonlinear system’’,  Journal of Systems Engineering and Electronics, vol. 18, Issue 1, pp 120-124, March 2007.

     

    [35] Y. R. Hwang and M. Tomizuka, ‘‘Fuzzy smoothing algorithms for variable structure systems’’, IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol 2, pp. 277-284, 1994.

     

    [36] K. Erbatur, O. Kaynak, A. Sabanovic and I. Rudas, ‘‘Fuzzy adaptive sliding mode control of a direct drive robot’’, Robot Auto. Sys., vol. 19, no. 2, pp. 215-227, 1996.

     

    [37] C. S. Chen and W. L. Chen, ‘‘Robust adaptive sliding-mode control using fuzzy modeling for an inverted-pendulum system’’, IEEE Trans. Ind. Electron., vol 45, pp. 297-306, 1998.

     

    [38] Q. P. Ha, ‘‘Robust sliding mode controller with fuzzy tuning’’, Electronic Lett., vol 32, no. 17, pp. 1626-1628, 1996.

     

    [39] R. Palm, ‘‘Robust-control by fuzzy sliding mode’’, Automatica, vol 30, no. 9, pp. 1429-1437, 1994.

     

    [40] G. C. Hwang and S. C. Lin, ‘‘A stability approach to fuzzy control design for nonlinear systems’’, Fuzzy Sets Syst., vol. 48, no. 3, pp. 279-287, 1992.

     

    [41] H. Lee and V.-I. Utkin, “Chattering suppression methods in sliding mode control systems”, Annual Reviews in Control, vol. 31, pp. 179-188, 2007.

     

    [42] M. Fliess, “Nonlinear control theory and differential algebra”, In C. Byrnes, A. Kurzhanski (Eds.), “Modelling and adaptive control”, Lecture Notes in Control and Information Sciences, New York, Springer, pp. 134–145, 1988.

     

    [43] A. Isidori A., Nonlinear control systems II, London, Springer, 1999.

     

    [44] G. Bartolini, A. Ferrara, E. Usai and V. I. Utkin, “On multi-input chattering-free second-order sliding mode control”, IEEE Transaction on Automatic Control, Vol. 45, No. 9, pp. 1711-1717, 2000.

     

    [45] H.-X. Li and S. Tong, “A hybrid adaptive fuzzy control for a class of nonlinear MIMO systems”, IEEE Transaction on Fuzzy Systems, vol. 11, no. 1, pp. 24-34, 2003.

     

    [46] K. M. Khalid and S. K. Spurgeon, “Robust MIMO water level control in interconnected twin-tanks using second order sliding mode control”, Control Engineering Practice, vol. 14, pp. 375-386, 2006.

     

    [47] S. Skogestad and I. Postlethwaite, Multivariable Feedback Control, England, John Wiley & Sons, 2005.

     

    [48] A. Levant, “Universal SISO sliding-mode controllers with finite time convergence”, IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 49, pp. 1447-1451, 2001.

     

    [49] A. Levant, “Higher-order sliding modes, differentiation and output-feedback control”, International Journal of Control, vol. 76, pp. 924-941, 2003.

     

    [50] A. Levant, “Homogeneity approach to high-order sliding mode design”, Automatica, vol. 41, pp. 823-830, 2005.

     

    [51] A. F. Filippov, Differential equations with discontinuous right-hand side, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1988.

     

    [52] Z. Man, A. P. Poplinsky and H. R. Wu, “A robust terminal sliding-mode control scheme for rigid robot manipulators”, American Control Conference, Portland, USA, pp. 2439-2444, 2005.

     

    [53] M. Zhihong and X. H. Y. Glumineau, “Terminal sliding mode control of MIMO linear systems”, IEEE Trans. on Circuits and Systems, vol. 44, no. 11, pp. 1065-1070, 1997.

     

    [54] S. V. Emelyanov, S. K. Korovin and A. Levant “Higher-order sliding modes in control systems”, Differential Equations, vol. 29, pp. 1627-1647, 1993.

     

    [55] A. Levant, “Sliding order and sliding accuracy in sliding mode control”, International Journal of Control, vol. 58, pp. 1247-1263, 1993.

     

    [56] H. K. Khalil, Nonlinear systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ., 1996.

     

    [57] R. M. Hirschorn, “Singular sliding-mode control”, IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 46, no. 2, pp. 469-472, 2001.

     

    [58] A. Cavallo, G. De Maria and P. Nistri, “Robust control design with integral action and limited rate control”, IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 44, no. 8, pp. 1569-1572, 1999.

     

    [59] K. S. Narendra and K. Parthasarathy, “Identification and control of dynamic systems using neural networks”, IEEE Trans. on Neural Net., vol. 1, no. 1, pp. 4-27, 1990.

     

    [60] A. U. Levin and K. S. Narendra, “Control of nonlinear dynamical systems using neural networks–part II: observability, identification, and control”, IEEE Trans. on Neural Net., vol. 7, no. 1, pp. 30-42, 1996.

     

    [61] K. J. Hunt, D. Sbarbaro, R. Zbikowski and P. J. Gawthrop, “Neural networks for control system-a survey”, Automatica, vol. 28, no. 6, 1083-1112, 1992.

     

    [62] D. E. Kirk, Optimal control theory: an introduction, Prentice-hall, 2004.

     

    [63] Tong S., Li H.-X., “Fuzzy adaptive sliding-mode control for MIMO nonlinear systems”, IEEE Transaction on Fuzzy System, vol. 11, no. 3, pp. 354-360, 2003.

     

    [64] M. K. Sifakis and S. J. Elliott, “Strategies for the control of chaos in a Duffing–Holmes oscillator”, Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 14, no. 6, pp. 987-1002, 2000.

     

    [65] C.-M. Lin and C.-F. Hsu, “Adaptive fuzzy sliding-mode control for induction servomotor system”, IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 19, no. 2, pp. 362-368, 2004.

     

    [66] B. K. Bose, Power Electronics and AC drives, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1986.

     

    [67] D. W. Novotny and T. A. Lipo, Vector control and dynamics of AC drives, New York: Oxford Univ. Press, 1996.



تحقیق در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, مقاله در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, پروپوزال در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, تز دکترا در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, پروژه درباره پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, گزارش سمینار در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده, رساله دکترا در مورد پایان نامه طراحی و پیاده سازی کنترلر غیر خطی مبدل ِDC_DC کاهنده

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس