جزوه کنترل خطی دانشگاه پیام نور

1- تعریف کنترل خطی و نحوه کاربرد آن در نرم‌افزارها

کنترل خطی وقتی استفاده میود کمک می‌کند تا یک پروسه را به صورت مستقل و کنترل شده بر روی یک سیستم انجام دهید. این نوع کنترل به کمک یک نوع حرکتی (مانند حرکت-به-جا و انطباق یا تغییر اندازه) از هدف استفاده می‌شود که با همین کار پروسه های تکراری و پیچده‌ای را که د انجا امور متلفی به وجود می‌آید، قابل انجام خواهد بود.

از کنترل خطی در بسیاری از نرم‌افزارها برای انجام عملیات کاربردی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، از این روش استفاده می‌شود تا داده‌ها را بر روی یک کامپیوتر ذخیره کنیم یا سیستم های کنترلی را برای خودکارسازی صلاحیت، نظارت و مدیریت انجام می‌دهیم. کنترل خطی نیز برای نوآوری یا فشار به ایجاد تغییرات مشخص در سیستم های کامپیوتری استفاده می‌شود.

در نرم افزارهای موجود، کنترل خطی یکی از پیچیده‌ترین ابزارها است که برای انجام پروسه‌های کاربردی استفاده می‌شود. این ابزار به شما این امکان را می‌دهد که توسط ایجاد نامهای برنامه‌ای، قطعات کنترلی را به هدف مورد نظر بطوری کنترل کنید که با استفاده از بسیاری از عوامل موجود به عنوان مثال: حرکت، اندازه و طول، اندازه و شکل، جهت و سوزن، تغییر وضعیت سیستم و… تشخیص داده می‌شود.

به عنوان یک سیستم کنترل خطی، شناسایی موضوعات محور مشخص نیز مهم است. این شناسایی نشان می‌دهد که آیا تصویری که باید با روش کنترل خطی انجام شود، به شکل نوشته شده توسط برنامه‌نویس است یا خیر. این شناسایی نیز به شما این امکان را می‌دهد که بتوانید تصویری را با روش کنترل خطی به صورت مشخص کنترل کنید.

به نظر می‌رسد کنترل خطی عملا در نرم‌افزارها استفاده می‌شود؛ اما فرض کردن که با استفاده از این ابزار می‌توان کارهای پیچیده‌ای را به صوت مستقل و کنترل شده انجم داد، اربرد اصلی این روش است.

2- مقدمه ای بر روش‌های مختلف برای کنترل خطی

خطی به معنای وضعیت همواره است و زمانی که یک سیستم به این وضعیت رسیده، می‌توان آن را به عنوان یک حالت خطی ارزیابی کرد. در ریاضیات، خطی نشان دهنده تغییرات مداوم، مینوشته‌ها و پاسخ‌های زمانی است که می‌تواند به سیستم‌های دنیای واقعی اعمال شود. یکی از کارهای اصلی کنترل است که از خطی برای ساختن پاسخ‌های انتظاری برای سیستم‌ها استفاده می‌شود. کنترل، به طور کلی، به برنامه‌نویسیی مربوط به ارتقا، تعدیل و تصحیح عملکرد سیستم‌ها می‌گوید. روش‌های مختلف برای کنترل خطی، بینبعضی از مهم‌ترین است که در این مقاله به اون‌ها پرداخته می‌شود.

ابتدا یکی از مهم‌ترین روش‌های کنترل خطی، روش‌های PID است که همواره با در نظر گرفتن هدف کنترل، پاسخ انتظاری برای سیستم تعیین می‌کند. در این روش کاربران می‌توانند تاثیر بسیار بزرگی بر پاسخ سیسم با در نظر رفتن هف و شرایط بسیار مختلف داشته باشند. PID از جمله ابزارهای قدرتمند و ساده ای هست که باعث کنترل وضعیت همواره شدن نظریه‌های بیشتری نیز می‌شود.

دیگر روشی که می‌توان برای کنترل خطی استفاده کرد، روش کنترل لینک‌های نقطه‌ای (Point-to-Point Control) است. این روش با نشان دادن برخی از وضعیت‌های مشخص در پاسخ به یک عامل ورودی است. این روش معمولا برای رسیدن به نتایج بهتر برای سیستم‌های مجازی بیشتر استفاده می‌شود. این روش به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد تا به تنظیم پارامترها و وضعیت‌های برخی از نقاط مختلف در پاسخ به یک ورودی بپردازند.

روش‌های مختلفی برای کنترل خطی وجود دارد که از جمله یکی آنها می‌توان روش استاتیک یا ناهماهنگ کردن است که به برنامه‌نویسان امکا می‌دهدا با هماند روش کنترل لینک‌های نقطه‌ای، انتخاب نقاط مختلفی برای پاسخ سیستم به یک نمونه ورودی را داشته باشند.

سومین روش که در کنترل خطی استفاده می‌شود، روش کنترل آفتابی است این رش با ایجاد یک مدل رفتاری سیستم است که از ورودی‌های مختلف، پاسخ‌های متفاوتی برای سیستم تعیین می‌کند. مدل‌های رفتاری قابل بهینه

3- مبانی نظری ساختارهای کنترل خطی و انواع آنها

ساختارهای کنترل خطی نظری تحت پوشش قرار می گیرند و این است که روند عملکردی یک سیستم تحت کنترل قرار گیرد. هدف اساسی این ساختارها بهبود عملکرد و بالا بردن کارایی سیستم است. از این رو، کنترل یک سیستم با ساختارهای کنترل خطی نظری مجموعه ای از قوانین و دستورالعمل ها نیز در پیش قرار می گیرد که سیستم فعالیت های خود را بدست از آنها انجام می دهد.

ساختارهای کنترل خطی نظری معمولا به صورت دو تیپ مختلف وجود دارند: کنترل خطی بازگشتی و کنترل خطی غیر بازگشتی. کنترل خطی بازگشتی به عنوان یک نوع کنترل خطی در سیستم هایی مورد استفاده قرار می گیرد که برخلاف سیستم های غیر بازگشتی، نیازی به داده های قبلی برای ارزیابی وضعیت فعلی وجود ندارد. در این نوع کنترل خطی نظری، کنترلر برای پیش بینی وضعیت های آینده از وضعیت های فعلی استفاده می کند و نتیجه به عنوان یک خروجی به سیستم ارسال می شود. بازگشتی کنترل خطی نظری معمولا همپوشانی و نرمال سازی است که به سیستم انتقال داده می کند.

در حالی که کنترل خطی بازگشتی بر حسب وضعیت فعلی استفاده می کند، کنترل خطی غیر بازگشتی بر روی وضعیت های فعلی و آینده اعمال می شود. این نوع کنترل خطی نظری از داده های قبلی استفاده می کند تا پیش بینی دقیق تری از وضعیت های آینده انجام شود. این نوع کنترل خطی نظری همچنین می تواند برای انتقال داده ها به سیستم به عنوان خروجی استفاده شود.