طراحی کنترل‌کننده پایدار مقاوم بهینه فازی جهت پایدارسازی سرعت خودروی برقی، در حضور عدم قطعیت‌های پارامتری و اغتشاشات خارجی
الموضوعات :محمد ویسی 1 , مختار شاصادقی 2 , محمدرضا سلطانپور 3
1 - دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء (ص)
2 - دانشگاه صنعتی شیراز
3 - دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری
الکلمات المفتاحية: کنترل‌کننده پایدار مقاوم بهینه فازیجبران‌ساز موازی توزیع‌یافتهخودروی برقینامساوی ماتریسی خطیپایدارسازی,
ملخص المقالة :
در معادلات دینامیکی غیر خطی خودروی برقی، پارامترهایی از قبیل ضریب اصطکاک بین لاستیک و جاده، ضریب کشش، مقاومت آرمیچر و مقاومت سیم‌پیچ میدان، دارای عدم قطعیت هستند. طراحی یک کنترل‌کننده که در حضور این عدم قطعیت‌های پارامتری و همچنین در حضور اغتشاشات خارجی عملکردی مقاوم داشته باشد و از طرفی به طور توأمان معیار بهینگی را نیز ارضا نماید، مسأله‌ای چالش‌برانگیز است. در کاربردهای عملی، علاوه بر مشکل فوق باید حجم محاسبات ورودی کنترل را نیز مد نظر قرار داده و یک تعامل منطقی بین عملکرد مطلوب کنترل‌کننده و حجم محاسبات برقرار نمود. در مقاله پیش روی، بر اساس مدل فازی تاکاگی- سوگنوِ خودروی برقی، یک کنترل‌کننده پایدار مقاوم بهینه فازی مبتنی بر جبران‌ساز موازی توزیع‌یافته طراحی می‌گردد. بهره‌های پسخور پایدارساز مدل فازی، کران بالای عدم قطعیت‌ها، کران بالای اثر اغتشاشات و کران بالای تابع هزینه، از طریق حل یک مسأله کمینه‌سازی و بر اساس نامساوی‌های ماتریسی خطی به صورت کاملاً برون‌خط به دست می‌آیند و لذا حجم محاسبات ورودی کنترل، فوق‌العاده کم است. این امر، امکان پیاده‌سازی عملی کنترل‌کننده پیشنهادی را میسر می‌سازد. عملکرد مطلوب کنترل‌کننده پیشنهادی در شبیه‌سازی‌های پنج مرحله‌ای نمایش داده شده است.
[1] م. ح. مرادی، م. رضایی مظفر و م. علی‌زاده پرهام، "جایابی و تعیین ظرفیت بهینه منابع انرژی تجدیدپذیر و ایستگاه شارژ خودروی برقی به صورت هم‌زمان با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی GA-PSO،" نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق، جلد 15، شماره 4- ب، صص. 268-258، زمستان 1396.
[2] C. Mi and M. Abul Masrur, Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives, John Wiley & Sons, 2017.
[3] M. S. Kumar and S. T. Revankar, "Development scheme and key technology of an electric vehicle: an overview," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 70, no. 1, pp. 1266-1285, Apr. 2017.
[4] J. S. Hu, Y. Wang, H. Fujimoto, and Y. Hori, "Robust yaw stability control for in-wheel motor electric vehicles," IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, vol. 22, no. 3, pp. 1360-1370, Jun. 2017.
[5] M. Amoozadeh, A. Raghuramu, C. N. Chuah, D. Ghosal, H. M. Zhang, J. Rowe, and K. Levitt, "Security vulnerabilities of connected vehicle streams and their impact on cooperative driving," IEEE Communications Magazine, vol. 53, no. 6, pp. 126-132, Jun. 2015.
[6] F. Naseri, E. Farjah, and T. Ghanbari, "An efficient regenerative braking system based on battery/super-capacitor for electric, hybrid, and plug-in hybrid electric vehicles with BLDC motor," IEEE Trans. on Vehicular Technology, vol. 66, no. 5, pp. 3724-3738, May 2017.
[7] J. Funke, M. Brown, S. M. Erlien, and J. C. Gerdes, "Collision avoidance and stabilization for autonomous vehicles in emergency scenarios," IEEE Trans. on Control Systems Technology, vol. 25, no. 4, pp. 1204-1216, Jul. 2017.
[8] Z. Yi and P. H. Bauer, "Optimal stochastic eco-routing solutions for electric vehicles," IEEE Trans. on Intelligent Transportation Systems, vol. 19, no. 12, pp. 3807-3817, Dec. 2018.
[9] K. H. Nam, AC Motor Control and Electrical Vehicle Applications, CRC Press, 2017.
[10] Q. Huang, C. Yong, and L. Jian, Control of Electric Vehicle, Urban Transport and Hybrid Vehicles, InTech, 2010.
[11] V. Kumar, K. P. S. Rana, and P. Mishra, "Robust speed control of hybrid electric vehicle using fractional order fuzzy PD and PI controllers in cascade control loop," J. of the Franklin Institute, vol. 353, no. 8, pp. 1713-1741, May 2016.
[12] J. Nagpal, R. Agarwal, and M. Shah, "A comparative study on different speed control methods of DC drives for electric vehicle," International J. of Research, vol. 2, no. 7, 6 pp., Jul. 2015.
[13] A. K. Yadav, P. Gaur, S. K. Jha, J. R. P. Gupta, and A. P. Mittal, "Optimal speed control of hybrid electric vehicles," J. of Power Electronics, vol. 11, no. 4, pp. 393-400, 2011.
[14] Q. Huang, Z. Huang, and H. Zhou, "Nonlinear optimal and robust speed control for a light-weighted all-electric vehicle," IET Control Theory & Applications, vol. 3, no. 4, pp. 437-444, Apr. 2009.
[15] M. H. Khooban, N. Vafamand, and T. Niknam, "T-S fuzzy model predictive speed control of electrical vehicles," ISA Trans., vol. 64, no. 5, pp. 231-240, Sept. 2016.
[16] L. Xu, J. Lu, and J. Zhang, "Speed control of pure electric vehicle based on adaptive fuzzy PID controller," in Proc. Int. Symp. for Intelligent Transportation and Smart City, ITASC'17, pp. 20-26, Shanghai, China, 19-20 May 2017.
[17] M. H. Khooban, T. Niknam, F. Blaabjerg, and M. Dehghani, "Free chattering hybrid sliding mode control for a class of non-linear systems: electric vehicles as a case study," IET Science, Measurement & Technology, vol. 10, no. 7, pp. 776-785, Oct. 2016.
[18] M. H. Khooban, O. Naghash-Almasi, T. Niknam, and M. Sha-Sadeghi, "Intelligent robust PI adaptive control strategy for speed control of EV (s)," IET Science, Measurement & Technology, vol. 10, no. 5, pp. 433-441, Aug. 2016.
[19] M. Veysi and M. R. Soltanpour, "Eliminating chattering phenomenon in sliding mode control of robot manipulators in the joint space using fuzzy logic," J. of Solid and Fluid Mechanic, vol. 2, no. 3, pp. 45-54, Fall. 2012.
[20] M. Veysi, M. R. Soltanpour, and M. H. Khooban, "A novel self-adaptive modified bat fuzzy sliding mode control of robot manipulator in presence of uncertainties in task space," Robotica, vol. 33, no. 10, pp. 2045-2064, Dec. 2015.
[21] M. Veysi and M. R. Soltanpour, "Voltage-base control of robot manipulator using adaptive fuzzy sliding mode control," International J. of Fuzzy Systems, vol. 19, no. 5, pp. 1430-1443, Oct. 2017.
[22] M. Veysi and M. R. Soltanpour, "Voltage-base control of camera stabilizer using optimal adaptive fuzzy sliding mode control," J. of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, vol. 14, no. 4, pp. 23-40, Winter. 2018.
[23] T. Takagi and M. Sugeno, "Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control," IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, vol. 15, no. 1, pp. 116-132, Jan./Feb. 1985.
[24] K. Tanaka, I. Takayuki, and H. O. Wang, "Robust stabilization of a class of uncertain nonlinear systems via fuzzy control: quadratic stabilizability, H/sup/spl infin//control theory, and linear matrix inequalities," IEEE Trans. on Fuzzy Systems, vol. 4, no. 1, pp. 1-13, Feb. 1996.
[25] S. Kawamoto, T. Kensho, I. Atsushi, and T. Tsuneo, "An approach to stability analysis of second order fuzzy systems," in Proc. IEEE Int. Conf. on Fuzzy System, pp. 1427-1434, San Diego, CA, USA, 8-12 Mar. 1992.
[26] K. Tanaka and H. O. Wang, Fuzzy Control Systems Design and Analysis: A Linear Matrix Inequality Approach, John Wiley & Sons, 2004.
[27] K. Tanaka, T. Taniguchi, and H. O. Wang, "Trajectory control of an articulated vehicle with triple trailers," in Proc. of the IEEE Int. Conf. on Control Applications, , vol. 2, pp. 1673-1678, Kohala Coast, HI, USA, 22-27 Aug. 1999.
[28] J. Li, H. O. Wang, L. Bushnell, and Y. Hong, "A fuzzy logic approach to optimal control of nonlinear systems," International J. of Fuzzy Systems, vol. 2, no. 3, pp. 153-163, Sept. 2000.
[29] S. Boyd and V. Lieven, Convex Optimization, Cambridge University Press, 2004.
[30] K. Tanaka, T. Taniguchi, and H. O. Wang, "Robust and optimal fuzzy control: a linear matrix inequality approach," IFAC Proceedings Volumes, vol. 32, no. 2, pp. 5380-5385, Jul. 1999.
