عنوان کامل پروژه:

پروژه کنترل پیشبین توزیع شده و کاربرد آن در شبکه‌های آبیاری خودکار با استفاده از نرم افزار MATLAB

سیستم شبکه آبیاری خودکار به وسیله نصب کردن دریچه در مسیر آب خروجی از سد به یک سیستم چند متغیره تبدیل می‌شود که میزان باز و بسته کردن هر دریچه ورودی های ما و سطح آب در استخر ایجاد شده بین هر دو دریچه خروجی ما هستند. در این پروژه هدف اصلی این است که با استفاده از کنترلکننده MPC که به صورت نظارتی عمل مینماید بر تداخل موجود در سیستم و اغتشاش وارد بر آن غلبه شود تا سطح آب در هر استخر به میزان مطلوب باشد. در این کد ابتدا بر اساس معادلات فیزیکی و پارامترهای واقعی که برای شبکه آبیاری خودکار موجود است سیستم شبکه آبیاری خودکار که در اینجا دارای 4 استخر است به طور کامل ساخته می‌شود. لازم به ذکر است که بر روی سیستم شبکه آبیاری برای خودکا‌رسازی کنترل کننده PI اعمال شده است اما به دلیل وجود تداخل بسیار زیاد بین ورودی‌ها و خروجی‌های این سیستم چند متغیره این کنترل کننده‌ها که به صورت غیرمتمرکز بر روی هر کدام از زیرسیستم‌ها اعمال شده است قادر به برآورده کردن پاسخ مناسب در خروجی‌ها نمی‌باشد و فراجهش زیادی را در پاسخ‌ها ایجاد می‌نمایند که در مورد واقعی معادل این است که آب از کانال آبیاری بیرون بزند و یا دریچه‌های کانال ها اشباع شوند. سپس عمل resampling برروی مدل سیستم صورت می‌گیرد تا برایاعمال کردن کنترل‌کننده MPC که به صورت نظارتی عمل می‌نماید و دوره تناوب اعمال ورودی آن بیشتر است مناسب شود. با توجه به اینکه سیستم شبکه آبیاری یک سیستم large scale محسوب می‌شود و دارای متغیرهای حالت زیادی می‌باشد، برای حل کردن مسئله کنترل بهینه که در کنترل MPC در هر بازه زمانی حل می‌شود زمان بسیاری باید صرف شود. لذا در این کد با استفاده از روش Balanced truncation با کاهش مرتبه سیستم شرایط برای اعمال کنترل‌کننده نظارتی بر روی سیستم فراهم می‌شود تا حل مسئله بهینه‌سازی در زمان کمتری صورت پذیرد. در نهایت، در این کد کنترل‌کننده MPC نظارتی بر روی شبکه آبیاری توصیف شده در بالا اعمال می‌شود و مسئله تداخل شدید موجود در سیستم را به طرز مناسبی کاهش می‌دهد و تاثیر اغتشاش وارد بر سیستم را کاهش می‌دهد و منجر می‌شود فراجهش خیلی کمتر شود و در مورد واقعی آن اشباع دریچه ها و یا پدیده ایجاد سیلاب رخ ندهد. لازم به ذکر است که در تمام قسمت‌های کد نویسی از برنامه‌ی MATLAB ( متلب ) استفاده شده است و کدها مستقل از سیستم شبکه آبیاری نوشته شده و لذا می‌توان آنها را به هر سیستم چند متغیره دیگر اعمال نمود.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- غلبه بر تداخل موجود در سیستم ابعاد وسیع

2- حذف تاثیر اغتشاش وارد بر سیستم ابعاد وسیع

3- طریق اعمال resampling  برروی سیستم برای مناسب کردن آن برای کنترل‌کننده نظارتی

4- کاهش متغیرهای حالت سیستم با استفاده از روش Balanced truncation

5- پیدا کردن روشی برای اینکه کنترل کننده نظارتی MPC امکان‌پذیر باشد

6- پیاده‌سازی کنترل‌کننده نظارتی MPC

7- پیاده سازی کنترل کنندهنظارتی LQR 

نکات و الزامات:

1- آشنایی با نرم‌افزار متلب

2-آشنایی با کنترل‌کننده مبتنی بر مدل (MPC)

3- آشنایی با کنترل‌کننده بهینه LQR

4- آشنایی با جعبه‌افزار YALMIP از نرم‌افزار MATLAB ( متلب )

5- آشنایی با طریقه مدلسازی شبکه آبیاری خودکار

6- آشنایی با مفاهیم کنترلی (کنترل‌پذیری و رویت‌پذیری و کاهش مرتبه و ....)