Contribution to Fractional order adaptive robust control
No Thumbnail Available
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Univérsité Oum El Bouaghi
Abstract
This work presents new ideas to improve robust control, as well as adaptive control schemes
by introducing fractional order operators. Many adaptive concepts are studied, and new
control algorithms are proposed using fractional order differentiator and integrator. Fundamentals
definitions of the most important notions of fractional calculus are presented.
Different approaches of adaptive control are also explored.
The main contribution of this work was devoted to the Model Reference Adaptive Control
MRAC, with the MIT control law and lies in the following two aspects,
(1) The fractional order robust control, giving a new simple and useful tuning technique
of fractional robust controllers. This technique can simply achieves user-specified gain
and phase margins using the Bode’s ideal transfer function as a reference model.
(2) The fractional order adaptive control, providing a novel design scheme to tune fractional
order adaptive PI controller for a class of First Order Plus Time Delay (FOPTD)
plants where the fractional adaptive control is improved in the two following points,
a. The initial parameters of the adaptive algorithm can be fixed in offline first, then
an online tuning is performed to achieve the robustness of the controlled plant,
b. The second point is the new Fractional Order Model Reference tuning form which
is introduced using the plant model.
Through some illustrative examples, simulation results show the effectiveness of the proposed
schemes.
In the practical part of this work, we have used the fractional order calculus to develop a
platform containing the necessary tools to deal with Real Time Data Acquisition and Control
on both dSPACE-DS1104 Controller and a low-cost platform on Arduino microcontroller.
Ce travail présente des idées nouvelles pour améliorer la commande robuste, ainsi que les
schémas de la commande adaptative en introduisant des opérateurs d’ordre fractionnaire.
Plusieurs concepts adaptatifs sont étudiés et de nouveaux schémas de commande sont proposés
comportant des opérateurs d’ordre fractionnaire (dérivateur et intégrateur). Les définitions
fondamentales des notions les plus importantes du calcul fractionnaire sont présentées.
Différentes approches de commande adaptative sont également explorées.
La contribution de ce travail comporte la proposition de plusieurs schémas de commande
adaptative d’ordre fractionnaire qui résident particulièrement dans les aspects suivants :
(1) -Une nouvelle technique de synthèse d’un régulateur robuste d’ordre fractionnaire basé
sur l’utilisation de la boucle idéale de Bode comme modèle de référence. Le caractère
le plus innovant de cette méthode réside dans sa simplicité et ses performances
remarquables en termes de robustesse vis-à-vis la variation du gain statique du procédé.
(2) -Un nouveau schéma de conception et synthèse des contrôleurs PI adaptatif d’ordre
fractionnaire basée sur la fonction idéale de Bode où les paramètres du contrôleur sont
estimés en ligne pour une classe de systèmes de premier ordre.
À travers quelques exemples illustratifs, les résultats de simulation montrent l’efficacité des
schémas proposés.
Finalement, deux plateformes numérique différentes à base de microcontrôleurs (dSPACE
ds104 et low-cost microcontrôleur) sont réalisées pour l’implémentation temps réel et la
validation expérimentale de quelques techniques de synthèses et contrôleurs proposés dans
ce travail.
يقدم هذا العمل أفكارًا جديدة لتحسين التحكم المتين، وكذالك مخططات التحكم المتكيف من خلال إدخال عوامل الحساب
الكسري. تم دراسة العديد من المفاهيم الخاصة بالتحكم المتكيف، وتم اقتراح خوارزميات تحكم جديدة باستخدام عناصر
الحساب الكسري )تفاضل ، تكامل( بالإضافة إلى دوال التحويل الكسري. تم عرض المفاهيم الأساسية مع التعاريف الاكثر
أهمة ومفاهيم حساب التفاضل والتكامل الكسري. كما تم عرض مُخ تلف مُقاربات التحكم المتكيف.
وهذه MIT مع قانون التحكم ،MRAC المساهمة الرئيسية لهذا العمل تم تخصيصها للتحكم المتكيف المرجعي ذو النموذج
المساهمة تكمن في الجانبين التاليين،
1) التحكم المتين ذو الترتيب الكسري، قدمنا في هذا الجانب تقنية ضبط جديدة بسيطة ومفيدة في التحكم المتين الكسري )
يمكن لهذه التقنية ببساطة تحقيق هوامش القوة وهوامش الطور المحددة من قبل المستخدم باستعمال ما يسمى ب .(FOC)
أو مُ كامل ذو الترتيب الكسري كنموذج مرجعي. )Bode( " "دالة التحويل المثالية لبود
2) التحكم المتكيف ذو الترتيب الكسري، في هذا الجانب قدمنا مخطط تصميم جديد لضبط لوحدة المتحكم المتكيف ذو )
حيث (FOPTD) مع تطبيقها على فئة أنظمة الترتيب الأولي ذو تأخر زمني )PI الترتيب الكسري )مُ تحكم تناسبي تكاملي
تم تحسين التحكم المتكيف ذو الترتيب الكسري في النقطتين التاليتين،
أ. يمكن اعطاء قيم ابتدائية لمعاملات خوارزمية المتكيف في وضع الفصل أولاً ، ثم يتم إجراء ضبط على الوصل لتحقيق متانة
النظام الخاضع للتحكم،
ب. النقطة الثانية هي نموذج الضبط ذو الترتيب الكسري الجديد لمتحكم المتكيف المرجعي ذو النموذج أين تم تقديمه باستخدام
نموذج النظام.
من خلال بعض الأمثلة التوضيحية، نتائج المحاكاة تظهر فعالية المخططات المقترحة.
في الجزء العملي من هذه الأطروحة، استخدمنا المتحكم ذو الترتيب الكسري لتطوير منصة تحتوي على الأدوات اللازمة للتعامل
وأردوينو كمنصة )dSPACE-DS مع ادخال البيانات في الوقت الحقيقي والتحكم فيها في كل من وحدة تحكم ) 1104
.)Arduino( منخفضة التكلفة
Description
Keywords
Fractional order model reference adaptive, Arduino, Fractional order robust control,