منبع مقاله درباره سلسله مراتب

برای مقدار دهی به حالتها است.
هر کروموزوم از ژنهایی تشکیل شده است که بلوکهای DNA هستند. هر ژن یک صفت فردی را کد(رمز) می نماید. ژنهای (Hsoc , Lsoc, VL, VH , Toff , Tch) نمایانگر یک کروموزوم می باشند.پس از شناسایی کروموزومها باید تابع شایستگی را برای سنجیدن حالت هر شخص مستقل در یک جمعیت ، را تعریف کرد. برای دست یابی به این هدف ، برای هر شخص مستقل، عملکرد قابل دسترس برحسب زمانهای شتابگیری وماکزیمم قابلیت عبور خودرو از شیبها، حل توصیفی معادلات خودرو می باشد. اگر هردو قید برآورده شوند ، آلودگی و مصرف سوخت روی یک سیکل از پیش تعیین شده ، با در نظر گرفتن دو مقدار اولیه حالت شارژ مختلف برای باتری مطابق با بالاترین و پایین ترین سطح شارژ باتری، محاسبه می شوند. تخمین نهایی و مقدار تابع هدف متناظر سپس از طریق درونیابی خطی نتایج حاصل شده، با فرض اینکه هیچ تغییری برای سطح شارژ باتری وجود ندارد، بدست می آید. برازندگی کروموزوم سپس با سنجیده می شود بطوریکه k عدد بسیار بزرگی می باشد.
به منظور تخمین برازندگی جوابهای بدست آمده با روش فوق ، مقایسه ای بین روش بهینه سازی مبتنی بر گرادیان و روش مبتنی بر الگوریتم ژنتیک صورت گرفته است. جدول (1-2) محدوده تغییرات هریک از ژنها را نشان می دهد :
جدول(1-2) محدوده تغییرات هر یک از ژنها
با مراجعه به ضرایب وزنی تابع هدف ،انتخاب این ضرایب نیازمی باشد تا یک کاهش قوی در CO را داشته باشیم. در عمل ضرایب وزنی آلودگی متناسب با تغییرات از مقدار مرجع می باشد :
جدول های (2-2) و (3-2) نتایج پارامترهای بدست آمده از دو روش بهینه سازی را نشان می دهد :
جدول (2-2) مقایسه جوابهای بهینه با دوروش گرادیان و الگوریتم ژنتیک
جدول(3-2) مقایسه نتایج آلودگی های محیط زیستی دو روش الگوریتم ژنتیک و گرادیان
Genetic based
Gradient based
Deviation
%
CO [g/km]
3.55
4.29
-17
NOx [g/km]
0.25
0.24
+4.1
HC [g/km]
0.46
0.44
+4.5
Fuel consumption
[1/100km]
6.6
6.6
به منظور اعمال روش بهینه سازی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، از سیکلهای رانشی اروپا استفاده می شود. مقایسه دو روش بهینه سازی نشان می دهد که ، روش مبتنی بر ژنتیک کاهش قابل توجهی بر آلودگی مربوط به CO دارد ، در حالیکه نتایج آلودگیهای مربوط به HC و NOx در هر دو روش در یک سطح هستند. شکل(11-2) منحنی های لحظه ای آلودگی CO را نشان می دهد :
شکل (11-2) منحنی های لحظه ای آلودگی CO
بهینه سازی براساس الگوریتم ژنتیک
بهینه سازی براساس روش گرادیان
(فصل سوّم)
ساختار کنترل سلسله مراتبی در خودرو های هایبرید برقی و مدلسازی آن
مقدمه
یک روش معمول برای کنترل سیستمهای دینامیکی پیچیده با عدم قطعیّتهای فراوان ، طراحی یک تعداد متفاوت از کنترل کننده های محلی، هر یک برای ناحیه عملکردی خاص یا اهداف مشخص و سپس طراحی یک استراتژی سوئیچینگ بین زیر سیستمها در حالت زمان واقعی، برای رسیدن به اهداف کلی سیستم می باشد. روشهای کنترل سنتی که متکی به یک کنترل کننده برای کنترل سیستمی با عدم قطعیّت زیاد هستند، نمی توانند پایداری سیستم را تضمین کنند. سیستمهای سوئیچینگ را می توان به عنوان دسته ای از سیستمهای هایبرید در نظر گرفت، زیرا که شامل متغیرهای حالت پیوسته و متغیرهای حالت گسسته می باشد. ازدیدگاه سلسله مراتبی استراتژی سوئیچینگ مربوط به سلسله مراتب بالاتر می باشد و نقش مهمی در عملکرد سیستم ایفاء می کند. سیستم کنترل در این گونه سیستمها یک سیستم کنترل نظارتی پیشامد رانشی می باشد[33]. اینک به توضیح مختصری در مورد سیستمهای هایبرید و سوئیچینگ می پردازیم:
1-3) سیستم های دینامیکی هایبرید
سیستم های دینامیکی هایبرید ، سیستم هایی با ترکیب دینامیکهای پیوسته و گسسته هستند[34و35و 36]. یا به عبارت دیگر ترکیبی از دینامیک های زمان رانشی و پیشامد رانشی می باشند. برای توصیف و پیاده سازی ، دینامیک های زمان رانشی نظیر کنترل کننده های محلی از معادلات دیفرانسیل یا دیفرانس استفاده می شود و برای پیاده سازی دینامیکهای پیشامد رانشی از ساختار سیستمی بر پایه پیشامد گسسته استفاده می شود[37]. از ویژگیهای مهم سیستم های هایبرید، اثر متقابل بین دینامیکهای پیوسته وگسسته می باشد. وقتی که دینامیک های پیوسته و گسسته با هم وجود داشته باشند و با همدیگر اثر متقابل داشته باشند بسیار مهم می باشد تا مدلی را توسعه دهیم تا به طور دقیق رفتار های دینامیکی سیستم هایبرید را توصیف نماید [38]. برای توضیح بیشتر، تعریف زیر ارائه می شود[39]:
1-3)تعریف: یک سیستم دینامیکی هایبرید H بصورت مجموعه H=(Q,X,V,Init,f,Inv,E,R) می باشد، که
Q ، مجموعه ای از متغیّرهای گسسته و قابل شمارش می باشد.
X مجموعه ای از متغیّرهای پیوسته می باشد.
V مجموعه ای محدود از متغیرهای ورودی پیوسته و گسسته می باشد.
Init?Q?X ، مجموعه ای از حالتهای اولیّه می باشد.
f:Q?X?V??n یک میدان برداری وابسته ورودی می باشد.
Inv:Q?2X?V مربوط به هر q?Q ، یک مجموعه نامتغیّر وابسته ورودی می باشد.
E?Q?Q مجموعه ای از حالتهای گذر گسسته می باشد.
R:E?X?V?2X مربوط به هر e=(q,q’)?E,x?X,v?V ، یک رابطه reset می باشد.
درهر حالت گسسته q از یک سیستم هایبرید، یک زیر سیستم پیوسته که با مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل شکل می گیرد، وجود دارد(معادله(1-3)) .
(1-3)
شکل(1-3)، نمایشی از زیر سیستم های پیوسته می باشد.
شکل(1-3) ساختار یک سیستم پیوسته
یک سیستم هایبرید، ترکیبی از یک ساختار ماشین حالت محدود23(ضمیمه2) که نمایانگر دینامیکهای گسسته بوده و یک مجموعه از دینامیکهای پیوسته که نمایانگر حالتهای سیستم می باشند. در بالاترین سطح سیستم هایبرید، ساختار ماشین حالت محدود وجود دارد. و در سطوح پایین زیر سیستم های پیوسته وجود دارند که متناظر با هر حالت گسسته از ساختار ماشین حالت محدود می باشد. این ساختار به عنوان یک ساختار سلسله مراتبی24 می باشد ودر شکل(2-3) نشان داده شده است.
شکل(2-3) ساختار سلسله مراتبی یک سیستم هایبرید
سیستم های سوئیچینگ به عنوان کلاس خاصی از سیستم های هایبرید، ترکیبی از یک ساختار ماشین حالت محدود و یک مجموعه از سیستمهای دینامیکی، هر یک مطابق با یک حالت از ساختار ماشین حالت محدود می باشند. در هر موقعیت از ساختار ماشین حالت محدود، ساختار واقعی سیستم دینامیکی شناخته شده می باشد. زمانی که در آن ، یک حالت گذر رخ می دهد ممکن است از قبلاً شناخته شده یا شناخته نشده باشد[40]. رفتار سوئیچینگ این سیستم ها ممکن است در اثر دینامیکهای متغیّر در نواحی کاری مختلف ایجاد شود. در این حالت برای پایداری کلّی سیستم از کنترل کننده های مختلف در نواحی کاری مختلف استفاده می شود و سپس با تعریف یک قانون سوئیچینگ بین کنترل کننده های مختلف، شرایط پایداری سیستم حفظ می گردد. شکل(3-3) ساختار کلّی یک استراتژی سوئیچینگ رانشان می دهد.
شکل(3-3) ساختار کلّی یک استراتژی سوئیچینگ
P فرایند تحت کنترل ، K1 تا KN کنترل کننده های محلی و S کنترل کننده سطح بالا که فرآیند سوئیچینگ را سازمان دهی می کند. مکانیزم تنظیم مجدد25 نیز برای حالت سوئیچ از یک حالت به حالت دیگر ، که کنترل کننده ها می خواهند مقدار دهی مجدد گردند، استفاده می شود. سیگنالهای گذری توسط یک سوئیچینگ سخت ایجاد شده باشند ، ممکن است روی عملکرد سیستم تاثیر منفی ایجاد نماید و سیستم رو به ناپایداری میل کند[41]. اینک به بررسی مثالهایی در مورد سیستم های سوئیچینگ می پردازیم[42]:
مثال(1-3) :
مدل ساده شده یک خودرو را با سیستم انتقال اتوماتیک در نظر بگیرید. اگر m جرم خودرو و v سرعت خودرو و ? زاویه شیب جاده باشد ، در این حالت معادله دینامیکی خودرو را می توان به صورت معادله(2-3) توصیف کرد:
(2-3)
که Gi ، i=1,2,3,4 نسبت دنده سیستم انتقال می باشد. K ضریب ثابت مناسب ، ? سرعت زاویه ای موتور احتراقی و T گشتاور تولیدی توسط موتور احتراقی می باشد. رفتار دینامیکی خودرو بوسیله حالت گسسته q توصیف می شود. تابع گذر حالت گسسته که سوئیچینگ بین دنده ها را مشخص می کند، بصورت معادله (3-3) می باشد:
(3-3)
که ?high و ?low سرعتهای تعیین شده برای موتور احتراقی هستند. در اینصورت گذر حالت گسسته می توان توسط یک ساختار ماشین حالت محدود مطابق شکل(4-3) نمایش داده شود.
شکل(4-3) ساختار ماشین حالت محدود برای سیستم انتقال اتوماتیک
مثال(2-3):
شکل(5-3) ساختار کننده ترموستاتی برای کنترل دمای یک اتاق بوسیله خاموش و روشن کردن یک گرم کننده را نشان می دهد. کنترل کننده توسط یک ساختار ماشین حالت محدود پیاده سازی شده است. مقدار واقعی x نمایشگر متغیّر دما بوده سیستم دارای دو مد کنترلی on و off می باشد. وقتی کنترل کننده در مد off بوده، معادله دیفرانسیل متناظر با آن بصورت می باشد و وقتی که گرم کننده روشن باشد، دمای سیستم افزایش پیدا کرده و معادله دیفرانسیل متناظر سیستم در این حالت به صورت می باشد و h یک ثابت می باشد. ابتدا دما x=72 می باشد . در این حالت گرم کننده خاموش می باشد. پس از مدتی که دما به 70 درجه افت کرد، شرط گذر از حالت off به on برقرار شده و گرم کننده on می شود. پس از روشن شدن گرم کننده و با افزایش دما ، هنگامیکه دما به 75 درجه می رسد ، شر ط گذر از حالت on به حالت off برقرار شده و گرم کننده خاموش می گردد.
شکل(5-3) ساختار کنترل ترموستاتی برای کنترل دما
بنابراین در حالت کلّی می توان سیستم سوئیچینگ را به این صورت تعریف کرد که فرض کنید مجموعه حالت Q یک مجموعه گسسته محدود و هر المان q?Q نشانگر یک مدل فیزیکی با فضای حالت پیوسته باشد. اگر ? مجموعه پیشامدهای سیستم هایبرید SH و ? تابع نگاشت انتقال حالت باشد بطوریکه :
(4-3) ?:Q× ??Q با تحریک توسط یک پیشامد ? ? ?انتقال حالت از q1 به q2 می تواند توسط تابع نگاشت ? انجام گیرد.
(5-3)
2-3) ساختار سلسله مراتبی خودرو هایبرید برقی
خودرو هایبرید برقی به عنوان یک سیستم پیچیده از چندین زیر سیستم شامل موتور احتراقی، سیستم انتقال، موتور الکتریکی، باتری، کلاچ ، ترمز و ….. ترکیب شده است. هر زیرسیستم خود یک سیستم پیپچده بوده که عملکرد و مشخصه مربوط به خودش را دارا می باشد. از طرفی دیگر ، لازم است تا همه زیر سیستمها بصورت بهینه برای دستیابی به اهداف مختلف هماهنگ شوند. تا کنون تلاشهای فراوانی جهت طراحی کنترلر سیستم خودرو HEV صورت پذیرفته است. از یک دیدگاه خودرو شامل تعداد زیادی زیر سیستم مانند ، موتور احتراقی ، موتور الکتریکی، سیستم انتقال، باتری ،ترمز و …، است .علاوه براین ،خصوصیات غیر خطی و متغیر با زمان بودن هر زیر سیستم سبب گردیده است که هر یک از زیر سیستمها نیز خود دارای کنترلر باشد.
کنترل یک خودرو هایبرید شامل فرآیندهای کنترلی پیچیده ای نظیر فرآیندهای زیر است[43] :
1) تغییر تنظیم دریچه سوخت یا ترمز براساس تغییرات محیطی خارجی و انتظارات راننده . این عوامل غیر قابل پیش بینی و می توانند به عنوان حوادث گسسته

مطلب مرتبط :   منبع مقاله دربارهرگرسیون، مورفولوژی، عوامل موثر

دیدگاهتان را بنویسید