Linear Parameter-Varying Control for Engineering Applications

موضوع این خلاصه، استفاده از کنترل متغیر پارامتر خطی (LPV) برای یک کلاس از سیستم‌های پویا برای ارائه یک ترکیب سیستماتیک از کنترل‌کننده‌های زمان‌بندی بهره با پایداری و عملکرد تضمین‌شده است.
یک مرحله مهم در طراحی کنترل LPV که در مقالات حاضر به خوبی به آن پرداخته نشده است، انتخاب توابع وزن دهی است. انتخاب مناسب توابع وزن دهی، کنترل کننده را برای به دست آوردن پاسخ حلقه بسته مورد نظر تنظیم می کند. انتخاب توابع وزن دهی مناسب دشوار است و گاهی اوقات دلخواه به نظر می رسد. در این مختصر، کنترل زمان‌بندی بهره با کاربردهای مهندسی، از جمله مدل‌سازی LPV، فرمول‌بندی مسئله کنترل، و بهینه‌سازی تابع وزنی به تفصیل پوشش داده شده است. علاوه بر این، یک الگوریتم تکراری برای به دست آوردن توابع وزن دهی بهینه خروجی با توجه به کران هنجار H2 در این خلاصه ارائه شده است. با استفاده از این الگوریتم، انتخاب توابع وزن دهی مناسب به یک فرآیند خودکار تبدیل می شود. روشهای سنتز طراحی و کنترل LPV در این مختصر با استفاده از موارد زیر نشان داده شده است: • کنترل نسبت هوا به سوخت برای موتورهای تزریق سوخت پورت.
• کنترل زمانبندی متغیر سوپاپ. و
• کاربرد برای مشکل کنترل ارتعاش.
پس از خواندن این مختصر، خواننده می‌تواند مفاهیم آن را برای طراحی کنترل‌کننده‌های زمان‌بندی افزایش برای برنامه‌های مهندسی خود اعمال کند. این مختصر مدل‌سازی و استراتژی‌های طراحی کنترل گام به گام LPV را همراه با یک الگوریتم انتخاب وزن خودکار ارائه می‌کند تا مهندسان بتوانند سنتز کنترل LPV را برای حل مشکلات مهندسی خود اعمال کنند. علاوه بر این، این مختصر باید به عنوان پلی بین تئوری کنترل H-infinity و H2 و کاربرد واقعی کنترل زمان‌بندی بهره باشد.

The subject of this brief is the application of linear parameter-varying (LPV) control to a class of dynamic systems to provide a systematic synthesis of gain-scheduling controllers with guaranteed stability and performance.
An important step in LPV control design, which is not well covered in the present literature, is the selection of weighting functions. The proper selection of weighting functions tunes the controller to obtain the desired closed-loop response. The selection of appropriate weighting functions is difficult and sometimes appears arbitrary. In this brief, gain-scheduling control with engineering applications is covered in detail, including the LPV modeling, the control problem formulation, and the weighting function optimization. In addition, an iterative algorithm for obtaining optimal output weighting functions with respect to the H2 norm bound is presented in this brief. Using this algorithm, the selection of appropriate weighting functions becomes an automatic process. The LPV design and control synthesis procedures in this brief are illustrated using:
• air-to-fuel ratio control for port-fuel-injection engines;
• variable valve timing control; and
• application to a vibration control problem.
After reading this brief, the reader will be able to apply its concepts to design gain-scheduling controllers for their own engineering applications. This brief provides detailed step-by-step LPV modeling and control design strategies along with an automatic weight-selection algorithm so that engineers can apply state-of-the-art LPV control synthesis to solve their own engineering problems. In addition, this brief should serve as a bridge between the H-infinity and H2 control theory and the real-world application of gain-scheduling control.