Finite-Spectrum Assignment for Time-Delay Systems

وجود تأخیرهای زمانی قابل توجه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی به خوبی شناخته شده است و اگر یک فرآیند دارای تاخیر زمانی نسبتاً زیادی در مقایسه با ثابت‌های زمانی خود باشد، عملکرد قابل دستیابی سیستم‌های کنترل فیدبک واحد مرسوم کاهش می‌یابد. در این مورد، جبران زمان مرده به منظور ارتقای عملکرد ضروری است. محبوب‌ترین طرح برای چنین جبران‌سازی، پیش‌بینی‌کننده اسمیت است، اما برای فرآیندهای ناپایدار یا میرا کمی نامناسب است، زیرا سیستم حلقه بسته جبران‌شده همیشه شامل خود قطب‌های فرآیند است. یک طرح جایگزین برای حذف تاخیر از حلقه بسته، استراتژی تخصیص طیف محدود (FSA) است و می تواند به طور دلخواه طیف حلقه بسته را اختصاص دهد. ممکن است توجه داشته باشید که کنترل پیش‌بینی‌کننده اسمیت را می‌توان در کتاب‌های کنترل سیستم‌های تاخیری و بسیاری از کتاب‌های کنترل فرآیند یافت، اما کنترل FSA به ندرت در این کتاب‌ها گنجانده می‌شود. بنابراین پر کردن این شکاف با نوشتن کتابی که به بررسی جامع رویکرد FSA می‌پردازد، به موقع و مطلوب است. این مفید و ارزشمند است زیرا FSA نه تنها یک راه جایگزین بلکه مزایای خاصی را نسبت به Smith-Predictor ارائه می دهد. این کتاب جدیدترین تخصیص طیف محدود را برای سیستم‌های تاخیر زمانی در حوزه فرکانس ارائه می‌کند. عمدتاً شامل آثاری است که اخیراً توسط نویسندگان در این زمینه انجام شده است. اکثر آنها منتشر شده اند و برخی دیگر در انتظار انتشار هستند. آنها با هم جمع می شوند و به گونه ای سازماندهی می شوند که ارائه منطقی، روان و سیستماتیک باشد.

The presence of considerable time delays in many industrial processes is well recognized and achievable performances of conventional unity feedback control systems are degraded if a process has a relatively large time delay compared to its time constants. In this case, dead time compensation is necessary in order to enhance the performances. The most popular scheme for such compensation is the Smith Predictor, but it is unsuitable for unstable or lightly damped processes because the compensated closed-loop system always contains the process poles themselves. An alternative scheme for delay elimination from the closed-loop is the finite spectrum assignment (FSA) strategy and it can arbitrarily assign the closed-loop spectrum. One may note that the Smith­ Predictor Control can be found in delay systems control books and many process control books, but the FSA control is rarely included in these books. It is therefore timely and desirable to fill this gap by writing a book which gives a comprehensive treatment of the FSA approach. This is useful and worthwhile since the FSA provides not only an alternative way but also certain advantages over the Smith-Predictor. The book presents the state-of-the-art of the finite spectrum assignment for time-delay systems in frequency domain. It mainly contains those works carried out recently by the authors in this field. Most of them have been published and others are awaiting publication. They are assembled together and reorganized in such a way that the presentation is logical, smooth and systematic.