پایان نامه ها

پایان نامه ارشد رایگان درباره قابلیت اعتماد، عملکرد کنترل، دسترسی به اطلاعات

دانلود پایان نامه

e تخمین زده شود .

طرح های FDD on-line برای انواع مختلف خطاها نیازمند ارائه هستند تا تصمیم قابل اعتماد و به موقع برای فعال سازی مکانیسم پیکربندی مجدد کنترل گرفته شود . براساس اطلاعات on-line سیستم Post-Pault ، تولید شده توسط ماجول FDD ، کنترل کننده reconfigurable باید به صورت اتوماتیک طراحی شود تا پایداری و دینامیک خاص و عملکرد حالت گذرای سیستم را حفظ کند . به علاوه ، برای تضمین توانایی سیستم حلقه بسته در ردیابی ورودی فرمان یا یک مسیر یا مدل مرجع حتی در حضور خطاها ، یک کنترل کننده پیش سوی reconfigurable ساخته می شود تا به ردیابی فرمان برسد . در حالت جلوگیری از تنزل عملکرد و اشباع عملگر شاید یک commend/ reference gaverner استفاده شود تا ورودی مرجع یا مسیر مرجع تنظیم شودیا اطلاعات لازم توصیهگر برای اپراتورهای انسانی در حضور خطاها فراهم شود

.

٨

شکل ١-١ ساختار کلی FTCS

هدف طراحی در : AFTCS ١) طراحی یک طرح FDD که با دقت کافی اطلاعات ممکن در مورد خطا ( زمان ، نوع و دامنه ) و مدل را بدهد ، و ٢ ) طراحی یک کنترل کننده جدید درپاسخ برای جبران سازی تغییرات خطای القا شده در سیستم به گونه ای که پایداری و عملکرد قابل قبول سیستم حلقه بسته حفظ شود . در طراحی چنین AFTCS ، نه تنها پارامترهای کنترل کننده های فیدبک و پیش رو باید دوباره در حضور خطاها محاسبه شوند ، بلکه ساختار کنترل کننده های جدید ( از نظر مرتبة کنترل کننده ها ، تعداد و انواع
کنترل کننده ها ) نیز نیازمند تغییرات متناسب می باشد .

FTCS گاهی به عنوان سیستم های کنترلی دوباره ساختار یافته می باشند ، تا از سیستمهای کنترل با قابلیت پیکربندی مجدد که فقط شامل محاسبات مجدد پارامترهای کنترلیاند ، جدا شوند .

١-٣ دسته بندي : FTCS

روش طراحی FTCS به دو دسته تقسیم می شود : . AFTCS, PFTCS به کارگیري یک روش خاص بستگی به موراد زیر دارد : توانایی تعیین خطاهایی که ممکن است سیستم در فاز طراحی داشته باشد ،رفتار تغییرات ناشی از خطا و نوع افزونگی (redundancy) مورد استفاده در سیستم .

شکل١-٢ تقسیم بندي روش ها را نشان می دهد .

٩

شکل ١-٢ تقسیم بندی روشهای FTCS

: PFTCS در این روش سیستم ممکن است فقط در مقابل تعداد محدودي از خطاهایی که فرض می شود از قبل براي طراحی کنترل کننده شناخته شده اند ،مقاوم می باشد . وقتی که کنترل کننده طراحی می شود می تواند خطاهاي پیش بینی شده را بدون هیچ دسترسی به اطلاعات خطاي on-line ،جبرانسازی می کند . PFTCS باخطاها به عنوان منابع عدم قطعیت مدلسازي برخورد می کند .

PFTCS قابلیت مقاومت در مقابل خطاي خیلی محدودي دارد . وقتی به صورت on-line اجرا می شود، یک کنترل کننده غیر فعال فقط در مقابل خطاهای از قبل فرض شده مقاوم است . به همین دلیل فقط تکیه کردن به PFTCS ریسک بالایی دارد .

در حالت کلی PFTCS خصوصیات زیر را دارد : ١. مقاوم در مقابل خطاهاي پیش بینی شده ٢. استفاده از افزونگی سخت افزاري ٣. محافظه کارتر

: AFTCS در بیشتر سیستم هاي کنترل معمولی ،کنترل کننده ها براي سیستم هاي بدون خطا بدون بررسی احتمال رخداد خطا طراحی می شوند. در بقیه حالات سیستم کنترل شونده ممکن است افزونگی فیزیکی محدودي داشته باشد و به دلیل محدودیت هاي هزینه یا فیزیکی ،افزایش یا تغییر ساختار سخت افزاري ممکن نیست . در این حالات ،یک AFTCS می تواند با استفاده منابع در دسترس و به کار بردن هر دو افزونگی فیزیکی و تحلیلی براي سازگاري (اصلاح )خطاهاي پیش بینی نشده، طراحی شود .

شکل ١-٣ یک دیاگرام شماتیک کلی از AFTCS را نشان می دهد.

١٠

شکل ١-٣ شماتیک کلی AFTCS

AFTCS اثرات خطاها را بوسیله انتخاب یک قانون کنترل از قبل محاسبه شده یا با ایجاد یک قانون کنترل جدید به صورت on-line در real-time ،جبران می کند. هر دو روش نیازمند الگوریتم تشخیص خطا یا شناسایی براي شناختن تغییرات ناشی از خطا و پیکربندي مجدد قانون کنترل به صورتon-line است .

مطلب مشابه :  پایان نامه با کلمات کلیدیسند رسمی، قانون جدید، وزارت خارجه، آیین دادرسی مدنی

AFTCS شامل میزان مشخص تشخیص خطا به صورت on-line ،تصمیم گیري real-time و پیکربندي مجدد کنترل کننده است و تنزل قابل قبولی را در کل عملکرد سیستم در حالت خطاها،می پذیرد و در کل AFTCS خصوصیات زیر را دارد :

١. به کار گرفتن افزونگی تحلیلی

٢. استفاده از الگوریتم FDI و کنترل کننده با پیکر بندي مجدد ٣. پذیرفتن عملکرد تنزل یافته درحضور خطا ٤. کاهش حفاظت

AFTCS یک زمینه بین رشته اي است که محدود وسیعی از زمینه تحقیقاتی را شامل می شود، مانند: سیستم هاي اتفاقی، آمارکاربردي، تحلیل ریسک، قابلیت اعتماد، پردازش سیگنال، مدلسازي دینامیکی و کنترل.

زمینه و انگیزه :

FTCS یک استراتژي براي ساخت سیستم کنترل قابل اعتماد است . در واقع یک معادل براي مجموعه اي از روش هاي اخیر است که براي افزایش قابلیت اعتماد سیستم و در دسترس بودن و کاهش ریسک خطرات ،گسترش یافته است . FTCS طراحی شده است تا خطا ها را در مرحله اولیه ایجاد آنها ،اصلاح کند، مانند

١١

خطاهاي کوچک در زیر سیستم که به خطاهایی در سطح سیستم تبدیل نشود.FTCS ممکن است
دستور خاموش شدن ایمن را بدهد یا عملکرد پیوسته را با تنزل قابل قبولی در عملکرد سیستم ادامه دهد.
نیاز به FTCS براي افزایش قابلیت اعتماد سطح اتوماسیون سیستم هاي کنترل مدرن بیشتر ظاهر شده است . FTCS در بسیاري از زمینه هاي مختلف کاربري استفاده شده است ،مانند : سیستم هايsafety-critical (راکتورهاي هسته اي ،هواپیما ،سیستمهای هدایت موشک )، سیستم هاي cost-critical (ساختارهاي فضاي بزرگ ،وسایل فضایی ،ماشین هاي اتوماتیک زیر دریایی )،و سیستم هاي volume-critical (فرایند هاي مونتاژ در صنایع خودکار (auto-industry) ،شبکه هاي ارتباطی متحرک ،بزرگراههاي خودکار).

در سیستم هاي قدرت هسته اي ،به عنوان یک مثال از سیستم هاي safety-critical ،رخداد یک خطا ممکن است منجر به فاجعه انسانی/ محیطی شود . یک عملکرد کنترلی مناسب می تواند خاموش شدن ایمن در زمانی که شرایط اضطراري رخ دهد، باشد . در سیستم هاي cost-critical , volume-critical رخ دادن یک خطا ممکن است منجر به خسارت مالی زیادي شود . وسایل زیر دریایی خودکار و فضایی بدون سرنشین مثال هایی از وسایلی است که باید با وقایع دوراز انتظار مانند خطا ها در یک حالت پیش بینی شده، روبرو شوند . در بدترین حالت ،ماشین باید بتواند حداقل بدون تکمیل ماموریت خود، به حالت اولیه خود به صورت ایمن برگردد .

در صنعت، مثال هایی وجود دارد که خطاهاي کوچک باعث خاموش شدن و یا حتی آسیب به تجهیزات و در نتیجه توقف پر هزینه تولید شده اند . در میان بسیاري از مثال هاي موقعیت هاي خطرناک خطا، دو حالت در اینجا بیان می شود :

١. در ٢٦ آوریل ١٩٨٦ در نزدیکی شهري در اوکراین (chornobyl) یک انفجار بزرگ در مجموعه قدرت هسته اي رخ داد که با ذوب شدن تدریجی راکتیو ادامه یافت . دلیل اصلی این واقعه تکنولوژي خطا دار قدیمی و فقدان مکانیسم برخورد با خطا بود .

٢. موشک ٥Ariane در ٤ ژوان ١٩٩٦ ،٣٧ ثانیه بعد از پرتاب شد ،منفجر شد . دلیل آن استثناء نرم افزاري در واحد مرجع اینرسی (IRU) بود که اطلاعات مسیر و رفتار سیستم کنترل را تامین می کرد . استثناء باعث شد اطلاعات رفتار نرمال بوسیله برخی اطلاعات شناسایی (تشخیص)جایگزین شود که سیستم کنترل بر اساس طراحی اش نمی توانست بفهمد.
چنین خطاهاي فاجعه آمیزي می توانند اجتناب شوند یا حداقل تخفیف داده شوند اگر سیستم کنترل با درجات خاصی از قابلیت هاي مقاوم خطا طراحی شود. در حالت اول، یک FTCS می تواند طوري طراحی شود که راکتوررا به طور ایمن خاموش کند. در حالت دوم ،خرابی قسمت IRU می تواند به عنوان یک خطاي سنسوري بررسی شود و یک مکانیسم راي گیري براي انجام بررسی هماهنگی اطلاعات رفتاري در مقابل رفتار مورد انتظار، می تواند انجام شود.

مطلب مشابه :  پایان نامه رایگان با موضوعفعالیتهای فراغتی، منابع مالی، وضعیت تأهل

١٢

پیشرفتها در سیستم کنترل مقاوم خطا :

همانطور که قبلا گفته شده وظیفه اصلی FTCS ،طراحی یک کنترل کننده براي تضمین پایداري سیستم و عملکرد قابل قبول است البته نه فقط وقتی که سیستم بدون خطاست بلکه همچنین وقتی که خرابی عنصر وجود دارد (سنسور ،عملگر ،اجزاي یا هر ترکیبی از آنها ).

این وظیفه با بکاربردن روش هاي کنترل مقاوم براي طراحی کنترل کننده اي که عملکرد fail-safe سیستم از تضمین کند،انجام می شود .یک سیستم fail-safe گفته می شود: اگر سیستم حلقه بسته در حضور خطاهاي اجزا پایدار بماند. این روش هاي طراحی سطح بالایی از افزونگی و تنوع در سنسورها و عملگرها ایجاد می کند . Macfarlane ،]١٢٠[، چنین تکنولوژي طراحی را براي تعریف یک مفهوم مهم به نام بی نقصی سیستم (system integrity) به کار برد . یک کنترل کننده فیزیک براي سیستم هاي با بی نقصی در مرجع ]١٧٢[ طراحی شده است .
وقتی FTCS توجه بسیاري از تحقیقین را به عنوان یک ابزار مدرن کنترل جلب کرد ،مفهوم بی نقصی سیستم به طراحی PFTCS گسترش داده شد. یک روش طراحی PFTCS در مقابل خطاهاي عملگر با استفاده از کنترل فیزیک حالت بر اساس راه حل معادلات ریکاتی در ]١٦٥[ انجام شده است .

به هر حال ،این روش هاي طراحی فقط براي سیستم هاي پایدارمجانبی حلقه بازقابل اعمال است . این محدودیت با فرض اینکه حالات خطاي عملگر به یک مجموعه خاص محدود می شود و با استفاده از کنترل مربعی خطی و اندازه گیري عملکرد مرزنرمال HH ، تخفیف یافته است .

مسئله پایداري سازي همزمان زمانی مطرح شد که یک قانون کنترل منفرد براي پایدارکردن سیستمهای چندگانه استفاده می شد . وقتی مسئله پایدار سازي قابل اعتماد مطرح شد، مسئله دوگان مربوط طراحی کنترل کننده هاي چندگانه براي پایدارسازي یک سیستم منفرد است . این روش ها می توانند با به کاربردن افزونگی سخت افزاري سیستم ها براي طراحی یک PFTCS گسترش داده شود . یک روش طراحی گرافیکی می تواند پایداري سیستم حلقه بسته را در حالتی که خطا هاي سسنور/عملگر داریم تضمین کند، البته در صورتیکه انتخاب مناسبی از ساختار و پارمترهاي کنترل کننده انجام شود . براي حالتی که افزونگی سخت افزاري محدود شده اي در سیستم ها و اطلاعات محدودي از خطاهاي ممکن (تاریخچه پروسه و آثار خطاها )، وجود دارد، AFTCS باید براي بهبود قابلیت اعتماد سیستم به کار رود . به طور کلی، تحقیقات زیادي روي AFTCS شده است . متاسفانه، بسیاري از این تحقیق ها پراکنده است و فقط روي برخی جنبه هاي انفرادي تمرکز کرده اند .

AFTCS یک عنوان تحقیقاتی جاري است . تحقیقات خاصی انجام شده تا پایداري سیستم در مقابل خطاهاي عناصر (اجزاي)سیستم در سیستم هاي کنترل پرواز شود مانند کنترل کننده خود تعمیر پرواز براي اصلاح

١٣

عملکرد نادرست سطح پرواز . این کنترل کننده، توا
نایی کنترل را به اجزاي اجرا کننده باقی مانده توزیع می کند. عملکرد سیستم در حوزه فرکانس می تواند جهت طراحی یک کنترل کننده اتوماتیک باقابلیت ساختاربندي مجدد استفاده شود . برای پوشش دادن عملکرد سیستم بعد از خطا، یک روش بر اساس شبه معکوس ارائه شده است . اشکال عمده این روش این است که پایداري سیستم معیوب تضمین نمی شود . این مشکل می تواند با مینیموم کردن اختلاف بین سیستم حلقه بسته نامی و تخمین زده شده بعد از خطا جهت رسیدن به ضرورت پایداري، حل شود . براي فراهم کردن ترمیم عملکرد، جایابی ساختار ویژه را می توان به کار برد . نتایج نوید داده شده با استفاده از روش معادل نبودن ماترین خطی (Linear matrix inequality) بدست می آید .
در سیستم هاي کنترل عملی، خطا ها به طور طبیعی تصادفی هستند . آنها ممکن است در زمانهاي مختلف رخ دهند، سایز ناشناخته داشته باشند و ممکن است بریا هر یک از اجزای سیستم رخ دهند (سنسورها ، plant و یا عملگرها ) . سیستم هاي کنترلی در عمل ،در معرض

دیدگاهتان را بنویسید