الملخص

أخذت تطبيقات الضابط (الحاكم) التنبوْي الطبقي الامثل للعمليات انماط عديدة، أبسطها أن يتم من خلال طبقتي تحكم بحيث يشغل حاكم تنبوْي الطبقة العليا (الخارجية) والتي مهمتها توليد القيم المثالية لمسارات العمل وفي نفس الوقت تتولى مراعاة قيود التشغيل بينما يكون عمل الطبقة المباشرة (الداخلية) تتبع مسارات التشغيل المولدة من حسابات الطبقة العليا. هذه الطريقة تعني، لحد كبير أن طبقتي التحكم تعملان بشكل مستقل (منفصل). في هذه الورقة تم تنفيذ تكامل بين الطبقتين ففي كل لحظة (تعيين) من لحظات توليد اشارة التحكم (في العليا) يوخذ المخرج النهائي للعملية التي سبقتها كنقطة اتزان لعملية تحويل نموذج دينامكية العملية (على اساسه يتم حساب اشارة التحكم المُثلى) من لا خطي الى خطي ويستخدمها المُحكم التنوبي في توليد القيمة المُثلى للمسار (حركة المفصل) كمُدخل للطبقة المباشرة. كما يتم تضمين قانون التحكم للطبقة الداخلية في عملية حساب قيم المسارات المثالية من طرف حاكم الطبقة العليا من خلال دمجه في نموذج دينامكية العملية. العملية المستهدفة في هذه الورقة هي التحكم في حركة ريبوت بدرجتين حرية يعمل تحت نظام تحكم تقليدي (تناسبي + تفاضلي). حيث اُعتبر نظام التحكم التقليدي هو نظام الطبقة المباشرة بينما يشغل نظام التحكم التنبوْي الطبقة العليا. تم استعمال طريقة مسلسلات تايلر من الدرجة الاولى لتحويل النماذج اللاخطية الى خطية عند كل نقطة اتزان (موضع مفاصل ريبوت) وتم احتسابها في لحظة تعيين سابقة. الهدف من مخطط التحكم المنفذ هو تنفيذ اعلى درجة من التتبع لمسار التشغيل مع مراعاة (عدم انتهاك) قيود التشغيل الفنية. نتائج المحاكاة (برنامج ماثلاب) اظهر تحسن كبير في الاْداء مقارنة بطريقة الحاكم الطبقي المستقل.

ABSTRACT

Application of the predictive optimizing reference governor to a process can be realized in different schemes. The easiest is to have two layers operate such that the higher (outer) layer generates the optimum reference trajectory and at the same time considers the constraints, while the inner (direct) layer fulfils the tracking problem, this means that the two layers operate almost independently. In this paper, an integration between the two layers is implemented. At each successive instant, the target output of the process is considered as the equilibrium point about which the process model is linearized and used in calculating the optimum trajectories. Moreover, the direct layer's control law is implicated in the process model. The process is a two degree of freedom robot that operates under low level PD-controllers. PD-controllers is considered as a direct (basic) control layer in the inner feedback loop of the hierarchical structure. The direct control receives its reference trajectories values from the nonlinear constrained governor (outer loop). Process dynamics are lineaized at each sampling time, from application of Taylor's series method, about the instantaneous calculated joint positions. The objective of the developed scheme is to fulfill high position tracking with no violation of the technical constraints. The simulation results show good improvements in the performance of the proposed technique in compare with convention reference governor.