Fuzzy and Observer-Based Control Designs with Application to Power Systems. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_full_eprints_version.pdf Download (15MB) | Preview

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الاسم: عديل صابر عنوان الدراسة: تصاميم وتطبيقات لأنظمة التحكم المراقبة الضبابية التخصص: هندسة كهربائية تاريخ المناقشة: ديسمبر 2015 التغذية الرجعية الكاملة تقدم وسيلة مريحة لفرض السلوك المطلوب على أداء الحلقات حلقة مغلقة من نظم السيطرة عليها. ومع ذلك، في أنظمة الحياة الحقيقية، كل من الفروض قد لا تكون متاحة. بالإضافة، فإن النموذج الرياضي الذي تم اختياره لتجميع تحكم قد تحتوي على عناصر غير مؤكدة وغير دقيقة بسبب ديناميات unmodeled . وبالتالي فإن وحدة التحكم يجب أن تحمل أداء أفضل للحلقة المغلقة في وجود هذه الشكوك وعدم الدقة، مما يجعل التحكم في هذا السياق تحديا. وقد حفز ذلك عدد من الجهود البحثية على مراقبة المخرجات على أساس السيطرة على أنظمة غير مؤكدة. في هذا البحث، يتم عرض مصفوفة جديدة التفاوتات الخطية (LMI) النتائجة على أساس يعتم على تصميم جهاز تحكم النظم الخطية غير مؤكدة تخضع للشكوك polytopic واضطرابات خارجية في ظل قيود multiobjective . ثم تم تصميم يقابل Luenberger نوع المراقب عن تقدير القيود، الذي ربح والمصفوفات دولة تم تجميعها باستخدام محلول خطوة واحدة لإيجاد الحل الأمثل لمحدبة تنطوي على قيود LMI مع مؤشر أداء مضمون. وأظهرت النتائج أن أقل تحفظا وتعاني من انخفاض التعقيد الحسابي من بعض الحلول القائمة. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم هجين ناتج رواية تقوم تحكم غامض / PI للسيطرة قوية من النظم غير مؤكدة دون استخدام أي معرفة من نموذج النظام. وحدة تحكم المقترح هو أبسط حسابيا من التصاميم والنتائج الحالية في تحسين أداء النظام. وأظهرت فعالية تقنيات الرقابة المقترحة من خلال المحاكاة والمعالجات في حلقة النتائج التكوين في MATLAB / Simulink البيئة السيميولينك على قوة السيطرة على سرعة فرش DC (BLDC) محرك السيارات واستقرار المعوض ثابت (STATCOM) تثبيت نظام السلطة في ظل الشكوك حدودي والاضطرابات الخارجية. أظهرت النتائج صحة وأداء مكاسب التقنيات المقترحة. وأخيرا، ويتم التحقق التجريبي من وحدة تحكم غامض / PI الهجين من على التحكم في سرعة محرك السيارات BLDC. يتم تطبيق خوارزمية التحكم في منخفض التكلفة متحكم (MCU) ومقارنة أدائها مع تلك PI التقليدي وتحكم المنطق الضبابي للتدليل على الحد من التعقيد وتحسين الأداء التي حققتها. وترد أيضا تفاصيل التنفيذ الأجهزة.

English Abstract

Full state feedback offers a convenient way to impose a desired behavior on the closed loop performance of controllable systems. However, in real life systems, all of the states may not be available. Moreover, the mathematical model chosen for controller synthesis may contain uncertain elements and inaccuracies due to unmodeled dynamics. Thus the controller must exhibit a satisfactory closed loop performance in the presence of these uncertainties and inaccuracies, making the control design a challenge. It has motivated several research efforts on observer and output based control of uncertain systems. New linear matrix inequality (LMI) based results on observer based controller design for uncertain linear systems subject to polytopic uncertainties and exogenous disturbance under single and multiobjective performance constraints are presented. A matched Luenberger type observer is designed for state estimation, whose gain and state matrices are synthesized using a single-step solution to a convex optimization problem involving LMI constraints with a guaranteed performance index. The results are shown to be less conservative and have lower computational complexity than some existing solutions. Additionally, a novel output based hybrid fuzzy/PI controller is designed for robust control of uncertain systems without using any knowledge of the system model. The proposed controller is computationally simpler than the existing designs and results in improved system performance. The effectiveness of proposed control techniques is demonstrated through simulation and processor-in-the-loop configuration results in MATLAB®/Simulink environment on robust speed control of a brushless DC (BLDC) motor drive and stabilization of static compensator (STATCOM) installed power system under parametric uncertainties and external disturbances. The results show the validity and performance gains of the proposed techniques. Finally, experimental validation of the hybrid fuzzy/PI controller is carried out on speed control of the BLDC motor drive. The control algorithm is implemented on lowcost microcontroller (MCU) and its performance is compared with those of the conventional PI and fuzzy logic controllers to demonstrate the complexity reduction and performance improvement achieved by it. The details of hardware implementation are also given.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Kassas, Mahmoud
Committee Co-Advisor:	Ibrir, Salim
Committee Members:	Abido, Mohammed and El-Amin, Ibrahim and Habiballah, Ibrahim
Depositing User:	SABIR ADEEL (g201102850)
Date Deposited:	08 May 2016 11:32
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139905