الباحثون يحققون تتبعًا دقيقًا في زمن محدود لأنظمة تعاني من أعطال في المشغلات

أخبار ar.wedoany.com، تمكن الباحثون Kong Y Z وWu X Q وMao B وآخرون، باستخدام أسلوب التحكم بالوضع الانزلاقي، من تحقيق تتبع دقيق في زمن محدود مع ضمان الأداء العام لأنظمة التغذية الراجعة الصارمة غير الخطية التي تعاني من أعطال في المشغلات، كما نجحوا في حل مشكلة اتجاه التحكم الافتراضي غير المعروف.

يُعد تتبع المسار مشكلة أساسية في مجال التحكم. عند معالجة الأنظمة غير الخطية ذات التغذية الراجعة الصارمة بالطرق التقليدية، غالبًا ما يتم ضمان التقارب التدريجي أو الاتساق المحدود لخطأ التتبع فقط، مما يصعب معه تلبية متطلبات التحكم السريع عالي الدقة. يتميز التحكم في التتبع الدقيق في زمن محدود بسرعة تقارب عالية ودقة تحكم عالية ومتانة قوية، مما يمنحه إمكانات تطبيقية كبيرة في الهندسة العملية. تُعد أعطال المشغلات عاملاً رئيسيًا يؤثر على موثوقية النظام. على الرغم من أن طرق التحكم في تحمل الأخطاء الحالية يمكنها التعامل مع الأنظمة غير الخطية غير المؤكدة التي تعاني من أعطال في المشغلات، إلا أنها تفتقر عمومًا إلى ضمان صارم للأداء العابر. يعمل التحكم في الأداء المسبق على تقييد الأداء العابر والمستقر للنظام من خلال بناء دالة أداء على شكل قمع، لكن دمجه مع التحكم في تحمل الأخطاء لا يزال يواجه تحديات. في إطار الأنظمة غير الخطية ذات التغذية الراجعة الصارمة، يتطلب تصميم استراتيجية تحكم تحقق في الوقت نفسه تتبعًا دقيقًا في زمن محدود، وتضمن مؤشرات أداء مسبقة، وتمتلك قدرة على تحمل الأخطاء، تجاوز القيود التي تفرضها الطرق التقليدية على الظروف الأولية، ومعالجة حالات عدم اليقين في النظام بشكل فعال، وتحقيق تتبع دقيق في زمن محدود مع ضمان محدودية جميع إشارات الحلقة المغلقة.

لمواجهة المشكلات المذكورة أعلاه، حققت هذه الدراسة لأول مرة، باستخدام أسلوب التحكم بالوضع الانزلاقي، تتبعًا دقيقًا في زمن محدود مع ضمان الأداء العام لأنظمة التغذية الراجعة الصارمة غير الخطية التي تعاني من أعطال في المشغلات، ونجحت في حل مشكلة اتجاه التحكم الافتراضي غير المعروف، وهي مشكلة رئيسية. تشمل المساهمات الرئيسية: تحقيق تتبع دقيق في زمن محدود، بينما تقتصر الدراسات الحالية عادةً على تحقيق تتبع تدريجي أو تتبع محدود؛ معالجة مشكلة اتجاه التحكم الافتراضي غير المعروف، مما يوسع نطاق تطبيق مخطط التحكم؛ تطوير طريقة تحويل الخطأ من النوع tan ودالة شبيهة بـ Lyapunov، مما أزال القيود المتأصلة في طرق التحكم التقليدية المتعلقة بالظروف الأولية وتأثير سطح الخطأ، مع ضمان المحدودية العامة لجميع إشارات الحلقة المغلقة.

تم التحقق من فعالية الطريقة وتفوقها من خلال المحاكاة العددية. في التجربة الأولى، على نظام بندول بدون اضطرابات، وبالمقارنة مع طريقة تضمن فقط خطأً محدودًا ومتسقًا، أظهرت النتائج أن وحدة التحكم المقترحة قادرة على تحقيق تقارب خطأ التتبع إلى الصفر في زمن محدود، مع الحفاظ على الأداء المسبق، وتمكن المخرجات من تتبع الإشارة المرجعية بشكل أسرع.

في التجربة الثانية، على نظام بندول يتعرض لاضطرابات خارجية، تمت المقارنة مع وحدة تحكم متينة موجودة. أظهرت النتائج أن الطريقة الأساسية لا تحقق سوى محدودية متسقة لخطأ التتبع، بينما تستطيع وحدة التحكم المقترحة، مع الحفاظ على قيود الأداء المسبق، دفع خطأ التتبع إلى الصفر في زمن محدود، مما يُظهر أداءً عابرًا أفضل وسرعة تقارب أسرع.

تؤكد نتائج المحاكاة أن وحدة التحكم المقترحة، في ظل وجود أعطال في المشغلات وأعطال في المكونات واضطرابات خارجية، قادرة على تحقيق تتبع دقيق للإشارة المرجعية في زمن محدود، مع سرعة تقارب وتجاوز أفضل من الطرق الحالية. نشر الباحثون Kong Y Z وWu X Q وMao B وآخرون ورقة بحثية في مجلة "Science China Information Sciences" (الاسم الإنجليزي: Science China Information Sciences) بعنوان "Performance-guaranteed finite-time exact-tracking of strict-feedback systems with actuator faults".