سیگنال ها و سیستم ها
مارس 27, 2020
پردازش تصویر و بینایی ماشین
مارس 28, 2020

هدف این درس، آشنایی با اصول مدلسازی و تحلیل و طراحی سیستم‌های کنترل خودکار به ویژه سیستم‌های صنعتی به کمک روشهای ریاضی و تحلیلی و متدهای تجربی است.
پیش نیاز
گذراندن درس سیگنالها و سیستم‌ها – آشنایی با نرم‌افزار MATLAB
سرفصل مطالب درس
• مقدمه‌ای بر سیستم‌های کنترلی: معرفی سیستمهای کنترلی حلقه باز و حلقه بسته و مقایسه ویژگیها، مثالهایی از سیستمهای کنترلی.
• تبدیل لاپلاس: تبدیل لاپلاس سیستمها و معکوس آن و خواص آنها – صفر و قطب و اثر آنها در پاسخ سیستم – تبدیل لاپلاس و سیستمهای LTI – تعیین اندازه و فاز تبدیل لاپلاس به روش هندسی – سیستمهای توصیف‌شده با معادلات دیفرانسیل – تبدیل لاپلاس یکطرفه و خواص آن – مدل کردن سیستمها و پاسخ آنها به کمک تبدیل لاپلاس.
• مدلسازی ریاضی سیستمها: پاسخ ضربه، پاسخ پله، تابع تبدیل، نمودار بلوکی، اصل میسون، مثالهایی از مدلسازی سیستمهای مکانیکی، الکتریکی، گرمایشی، هیدرولیکی، موتورهای Servo.
• طراحی سیستم‌های کنترلی: کنترل‌کننده‌های ON/OFF، کنترل‌کننده‌های تناسبی (P)، کنترل‌کننده‌های تناسبی انتگرال‌گیر (PI)، کنترل‌کننده‌های تناسبی مشتق‌گیر (PD)، کنترل‌کننده‌های PID، سیستمهای مرتبه اول و مرتبه دوم، مشخصات پاسخ پله سیستم‌ها، تحلیل پاسخ گذرا، تحلیل خطای حالت ماندگار، اثر اغتشاش، معیار پایداری روث-هورویتس، حالتهای ویژه، پایداری نسبی، مثالهایی از کنترل‌کننده‌های الکتریکی و مکانیکی و پنوماتیکی، پیشفازی و پس‌فازی پاسخ سینوسی، معایب فیدبک، مشکل کوک انتگرال، مشکل لگد مشتق، کنترل پیش‌خوردی، کنترلر PI-D، کنترلر I-PD.
• مکان هندسی ریشه‌ها: نمودار مکان هندسی ریشه‌ها و قواعد ترسیم و خواص، تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل به کمک مکان هندسی، جبران‌سازی پیش‌فاز، جبران‌سازی پس‌فاز، جبران‌سازی پیش‌فاز – پس‌فاز.
• پاسخ فرکانسی سیستمهای کنترلی: نمودارهای اندازه و فاز بوده، نمودارهای نایکوییست، معیار پایداری نایکوییست، پایداری نسبی، پاسخ فرکانسی حلقه بسته، تخمین تابع تبدیل، طراحی سیستمهای کنترلی به روش پاسخ فرکانسی، جبران‌سازی پیش‌فاز، جبران‌سازی پس‌فاز، جبران‌سازی پیش‌فاز – پس‌فاز، حاشیه فاز و حاشیه بهره.
• کنترل مقاوم: قواعد تنظیم پارامترهای کنترلر‌های PID، کنترل با دو درجه آزادی، روش زیگلر-نیکولز برای تعیین تجربی پارمترهای کنترل‌کننده‌های PID، نکات طراحی کنترلرهای PID.
• تحلیل فضای حالت: مدل کردن سیستم به کمک ماتریسهای فضای حالت، کنترل‌پذیری، مشاهده پذیری، محاسبه تابع تبدیل از معادلات حالت و بالعکس، پایداری، تبدیلهای خطی و فرمهای کانونی، طراحی سیستمهای کنترلی در فضای حالت، طراحی بهینه به روش لیاپانوف.
• مسائل پیشرفته در مهندسی کنترل: تبدیل Z، سیستمهای کنترلی دیجیتال، پایداری سیستم‌های دیجیتال، کنترل فازی، کنترل وفقی، کنترل مد لغزشی.
منابع
• “مهندسی کنترل”، هیکو اوگاتا، ترجمه محمود دیانی، انتشارات نص.
• “سیستمهای کنترل خطی”، نارش سینها، ترجمه دکتر امین خدابخشیان، انتشارات دانشگاه اصفهان
• “Linear Control System Analysis and Design: Conventional and Modern”, John Joachim D’Azzo, Constantine Dino Houpis, McGraw-Hill Series in Electrical & Computer Engineering.
• “Industrial Control Electronics, Applications and Design”, Michael Jacob, Prentice Hall.
ارزیابی
• ۶ نمره آزمون میان‌ترم
• ۱۰ نمره آزمون پایان‌ترم و نظر مدرس
• ۴ نمره آزمونهای کلاسی، تمرینات کتبی و تکالیف عملی MATLAB
طبق قوانین آموزشی، غیبت بیش از سه جلسه باعث حذف درس می‌شود.

# نام مطلب حجم فایل لینک دانلود
۱ خودآموز نرم افزار MATLAB