کتاب اصول کنترل مدرن - خاکی صدیق

کتاب اصول کنترل مدرن تالیف علی خاکی صدیق توسط انتشارات دانشگاه تهران به چاپ رسیده است.

امروزه به علت نیاز دانشگاه ها و صنعت به مهندسان کنترل، بسیاری از دانشجویان مهندسی، به گرایش مهندسی کنترل سیستم روی آورده اند. از طرف دیگر، اصول کنترل مدرن و یا کنترل پیشرفته جزء لاینفک یک دوره ی مهندسی کنترل سیستم ها است؛ بنابراین این کتاب، تحت عنوان "اصول کنترل مدرن" در نه فصل عرضه می گردد: 1- آشنایی با مفاهیم جبر خطی و مقدمات ریاضی 2- نمایش سیستم های خطی 3- کنترل پذیری و رؤیت پذیری 4- نظریه تحقیق 5- تحلیل پایداری 6- سیستم های کنترل خطی فیدبک حالت 7- رؤیتگر های خطی و طراحی جبران کننده 8- سیستم های کنترل بهینه خطی 9- سیستم های خطی تغییر پذیر با زمان

در فصل اول بعضی از مفاهیم و نتایج جبر خطی که در مطالعات سیستم های کنترل مدرن به عنوان ابزار اصلی به کار گرفته می شوند، بیان می گردند. فصل دوم، مخاطب را علاوه بر خطی کردن معادلات سیستم، با تعیین متغیرهای حالت و نوشتن معادلات حالت و خروجی سیستم، با حل معادلات حالت و خروجی و مسائل مربوط به آن نیز آشنا می کند. در فصل سوم پس از ارائه تحلیل فیزیکی از دو ایده کنترل پذیری و رؤیت پذیری و دلایل کنترل ناپذیر و رؤیت ناپذیر شدن سیستم ها، آزمون های مختلفی برای این دو ایده نیز معرفی می شود. فصل چهارم به نظریه تحقق اختصاص دارد. فصل پنجم به بررسی تعاریف مختلف پایداری و بررسی پایداری سیستم های غیرخطی از طریق خطی کردن می‌پردازد فصل ششم، نخست سیستم های کنترل فیدبک حالت و سپس چند روش برای تعیین ماتریس بهره ی فیدبک حالت سیستم های یک ورودی ارائه می گردد. فصل هفتم به بررسی رؤیتگر ها و کاربرد آن ها در طراحی سیستم های کنترل فیدبک حالت می پردازد. فصل هشتم به معرفی مسئله کنترل بهینه می پردازد. در فصل نهم، پس از ارائه ی یک سری از قضایای مهم در معادلات دیفرانسیل تغییرپذیر با زمان، حل معادله حالت بدون ورودی و با ورودی تغییرپذیر با زمان ارائه می گردد. در پایان این فصل نتایج اساسی در طراحی فیدبک حالت برای سیستم های تغییرپذیر با زمان نیز ارائه می گردد.

در پایان لازم به یادآوری است که در تنظیم مطالب این اثر، علاوه بر دربرگرفتن مواد درسی مورد نیاز درس اصول کنترل مدرن و بسط و تکمیل آن ها، سعی شده است که مباحث انتخاب شده و نحوه ی ارائه ی آن ها به گونه ‌ای باشد که این کتاب مورد استفاده ی مهندسان شاغل در صنعت نیز قرار گرفته و آن ها را در یک دوره ی مطالعه انفرادی با مفاهیم تحلیل و طراحی در فضای حالت آشنا سازد.

برشی از متن کتاب

فصل دوم: نمایش سیستم های خطی خلاصه آشنایی با مفاهیم فضای حالت، اساسی ترین ابزار در تحلیل مدرن سیستم های کنترل است. نمایش فضای حالت سیستم های غیرخطی و خطی، انتخاب متغیرهای حالت، حل کامل معادلات حالت و خروجی سیستم های خطی و محاسبه ماتریس انتقال حالت، بخش‌های اول این فصل را تشکیل می‌دهند. در این فصل، نشان داده شده است که نمایش فضای حالت یک سیستم برخلاف نمایش تابع تبدیل آن، یکتا نیست. به منظور دستیابی به نمایش های مختلف فضای حالت سیستم های خطی، ایده تبدیل های همانندی بین نمایش های مختلف معرفی شده و با به کارگیری آن، قطری و قطری بلوکی سازی معادلات حالت و خروجی سیستم ارائه گردیده است. صورت بسیار مهم کانونیکال جردن ماتریس حالت سیستم مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از بردارهای ویژه تعمیم یافته، خواص مختلف آن بررسی شده اند. با مطالعه این فصل می‌توان معادلات حالت و خروجی یک سیستم واقعی را نوشت، برای شرایط اولیه و ورودی داده شده آن ها را حل کرده و پاسخ سیستم را به دست آورد. همچنین، با محاسبه مقادیر ویژه آن می‌توان معادلات و خروجی سیستم را به صورت های قطری، قطری بلوکی یا کانونیکال جردن تبدیل نموده و آن را برای تحلیل ها و طراحی های بعدی آماده کرد. سرانجام، ایده بسیار مهم ساختار ویژه، مُدهای سیستم و تجزیه مُدال در بخش آخر مورد بررسی قرار گرفته اند. فصل سوم: کنترل پذیری و رؤیت پذیری 3-6-2 کنترل پذیر تابعی در بخش قبل دیدیم که اگر سیستمی کنترل پذیر خروجی باشد، خروجی های آن را می‌توان به هر مقدار دلخواه در یک زمان معین انتقال داد. این خاصیت به این مسئله می‌انجامد که آیا می توان خروجی را به گونه ‌ای تغییر داد که خروجی ها هر ورودی مرجع از قبل تعیین شده ای را در هر بازه زمانی دنبال کنند. سیستمی که خروجی های آن به صورت بالا هدایت شوند کنترل پذیر تابعی است. بحث کنترل پذیر تابعی ارتباط تنگاتنگی با معکوس پذیری سیستم ها دارد. به صورت شهودی می‌توان دریافت که اگر تعداد ورودی های سیستم از خروجی های آن کمتر باشد، سیستم کنترل پذیر تابعی نخواهد بود. برای مثال با یک ورودی نمی‌توان دو خروجی را بر روی مسیرهای مستقل از هم هدایت کرد. در این حالت درجات آزادی برای کنترل کم خواهد بود. حال آنکه با دو ورودی می توان یک خروجی را روی مسیر دلخواه هدایت کرد. لذا یک شرط لازم برای کنترل پذیری تابعی آن است که تعداد ورودی ها مساوی یا بیشتر از تعداد خروجی ها باشد.

فهرست

فصل اول آشنایی با مفاهیم جبر خطی و مقدمات ریاضی فصل دوم نمایش سیستم های خطی فصل سوم کنترل پذیری و رؤیت پذیری فصل چهارم نظریه تحقیق فصل پنجم تحلیل پایداری فصل ششم سیستم های کنترل خطی فیدبک حالت فصل هفتم رؤیتگر های خطی و طراحی جبران کننده فصل هشتم سیستم های کنترل بهینه خطی فصل نهم سیستم های خطی تغییر پذیر با زمان واژه نامه انگلیسی - فارسی فهرست الفبایی      

• نویسنده: علی خاکی صدیق
• انتشارات: دانشگاه تهران