1. به نام خدا

2. فهرست مطالب مقدمه Decentralized Distributed Hierarchical
For coordination
Control of multilayer systems
Example: Via Model Reduction

3. مقدمه بهينه سازي و محاسبات زياد
سختي و عدم امكان استفاده از كنترل متمركز
كنترل پيش بين در كنترل سلسله مراتبي و توزيع شده

4. كنترل نامتمركز (Decentralized)
كنترل بيشتر سيستم‌هاي صنعتي گسترده
تبديل متغير ورودي و متغير خروجي به مجموعه‌هاي بدون اشتراك
تبديل كنترل به تنظيم كننده هاي محلي
روش هاي طراحي براي تضمين پايداري: توابع لياپانوف، طراحي متوالي، جداسازي اشتراكات

5. Decentralized

6. Decentralized
مشكل پايداري و كارآيي در صورت وجود تعاملات قوي بين زير سيستم‌ها
قوانين محلي كنترل پيش بين بدون در نظر گرفتن تعاملات و عدم تضمين خصوصيات مهمي چون پايداري
نامتمركز سازي هدف اصلي نيست
تبديل سيستم هاي گسترده با واحدهاي با تعاملات ضعيف به تعدادي مساله كوچك‌تر
مشكل بودن بررسي پايداري در MPC زيرا جواب حل يك بهينه‌سازي است تا بدست آوردن قانون كنترل و توسعه ان به ساختار نامتمركز
يك روش كه پايداري حلقه بسته را ارائه كرده است،‌وارد كردن يك ترم انقباضي در بهينه‌سازي است كه تراژكتوري زيرسيستم‌ها را وادار به حركت به سمت مبدا مي‌كند

7. كنترل توزيع شده (Distributed)
جريان اطلاعات در بين تنظيم كننده هاي محلي
متغير كنترلي آينده، متغيرهاي حالت
نياز به دانستن ديناميك زيرسيستم تحت كنترل
داشتن مدلي از تمامي زيرسيستم‌ها
تاثير فراوان روش‌هاي انتقال داده و هماهنگ سازي

8. Distributed

9. Distributedانواع تبادل اطلاعات از كنترلر محلي به تمامي ديگران
تبادل اطلاعات از كنترلر محلي به تمامي ديگران
تبادل اطلاعات از كنترلر محلي به مجموعه‌اي از ديگران
تبادل اطلاعات تنها يك مرتبه ( Non-iterative)
تبادل اطلاعات به تعداد زياد (Iterative)
حداقل سازي يك تابع هزينه محلي (الگوريتم مستقل)
حداقل سازي تابه هزينه عمومي (الگوريتم مشاركتي)

10. Distributed
رسيدن به تعادل Nash در روش تكراري و مستقل بر مبناي تئوري بازي
مشكل پايداري و دوري از حل بهينه
توصيف اثر تعامل به صورت اغتشاش و روش min-max
پايداري وابسته به محدود بودن تعامل بين زيرسيستم‌ها و وجود ترمي در تابع هزينه مبني بر نزديكي ورودي و حالت‌ها به مقدار پيش‌بيني شده آن است
تلاش براي حل بهينه در روش تكراري و مشاركتي
عموما استفاده از روش غيرتكراري مستقل، روش تكراري مستقل و در نهايت روش تكراري مشاركتي

11. كنترل سلسله مراتبي هماهنگ ساختن كنترل كننده هاي محلي در طبقه بالا
تلاش براي طراحي هماهنگ كننده در 40 سال اخير
استفاده در شبكه‌هاي ترابري – شبكه‌هاي قدرت – هوش مصنوعي
تقسيم به كنترل براي هماهنگ سازي و كنترل سيستم‌هاي چندلايه

12. كنترل سلسله مراتبي براي هماهنگ سازي

13. كنترل سلسله مراتبي براي هماهنگ سازي
ايده: توصيف سيستم تحت كنترل به صورت تركيبي از زيرسيستم‌هاي با پاره‌اي متغيرهاي اتصالي
حل محلي تابع هزينه
برآوردن قيود بر روي متغيرهاي اتصالي
تعيين ارزش توسط هماهنگ كننده و محاسبه مجدد تابع هزينه محلي

14. كنترل سلسله مراتبي سيستم‌هاي چندلايه
سيستم‌هاي با چند مقياس زماني
سيستم‌هاي با ساختار سلسله مراتبي
بهينه سازي تمامي سيستم

15. كنترل سيستم‌هاي با چند مقياس زماني
وجود ديناميك‌هاي مجزاي سريع و كند در سيستم
يك كنترلر براي فركانسهاي پايين و كنترلر ديگر براي فركانسهاي بالا
استفاده از روشهاي كنترل پيش‌بين چند نرخي (1988)

16. كنترل سيستم‌هاي با ساختار سلسله مراتبي
لايه بالايي مربوط به ديناميك آهسته
مثال: وسيله هيبريدي
جريان اطلاعات از پايين به بالا
شباهت با سيستم كنترل فيدبكي آبشاري

17. كنترل سيستم‌هاي با ساختار سلسله مراتبي
ديناميك سريعتر براي حلقه‌هاي دروني
قانون جداسازي فركانسي
كنترلر PI براي لايه‌هاي دروني و MPC براي لايه بالايي

18. هنگامي كه قوانين جداسازي فركانسي صادق نيست يا هنگامي كه كنترل زيرسيستم‌هاي لايه پاييني بايد دقيق‌تر باشد، از MPC‌ در هر لايه مي‌توان استفاده نمود.
اگرچه طرح بالا مزاياي بالقوه‌اي دارد اما كارهاي كمي تا اين سطح صورت گرفته است.
مثالي از اين روش درنظر گرفتن مدل خطي براي هر لايه و انتقال اطلاعات از پايين به بالا است.
در كارهاي صورت گرفته تنظيم كننده‌هاي هر لايه بوسيله كنترل پيش‌بين مقاوم و به صورت مستقل طراحي شده‌اند.

19. Model Predictive Impedance Control
Trajectory
Brain Model
Selector . q
Identifier d q d
System-
Disturbance
M P C and
Feedforward
Controller
Adaptation
Models
Algorithm . b + + b - -
Delay s b
Delay
Model Predictive
Impedance Control + + G1
Receptors
EMG
Receptors G2
Torque T d + + G3
Joint-Load . q q

20. كنترل سلسله مراتبي براي بهينه‌سازي تمامي سيستم
متداول در صنعت
مدلي استاتيك در لايه بالايي. مدلي ساده، ديناميك و خطي در لايه پايين براي استفاده در MPC

21. كنترل سلسله مراتبي براي بهينه‌سازي تمامي سيستم
نقش اساسي طراحي RTO
بروز رساني مدل تطبيقي
حفظ شدن همبستگي وارتباط مابين لايه بالا و پايين
بهينه سازي دقيق هدف حالت نهايي به منظور امكان پذير بودن مراجع ورودي و خروجي محاسبه شده در RTO

22. مدل مورد استفاده Supervisor Controller Delay 1 Musculoskeletal System
Desire
Trajectory
MPC Controller + +
Environmental
Dynamics
Impedance
Controller + -
Delay 2

23. مباحث مورد تحقيق الگوريتم‌هاي جديد با تضمين خصوصيات پايداري و كارآيي
انتخاب ساختار كنترلي مناسب
ساختارهاي كنترلي با قابليت شكل دهي مجدد
الگوريتم‌هاي بهينه سازي
تخمينگر حالت براي حالت توزيع سده
بخش بندي سيستم تحت كنترل
پروتكل هاي هماهنگ ساختن و انتقال اطلاعات

24. Model Reduction and Multiparametric Quadratic Programming
براي رسيدن به كنترل Real time
براي سيستم خطي و نامتغير با زمان
استفاده از حل صريح MPC

25. كاهش درجه مدل هدف: بدست آوردن مدلي با درجه كم با حفظ رفتار ورودي خروجي
روشي كه در سيستم‌هاي گسترده مورد استفاده دارد، ‌روش Proper orthogonal decomposition (POD) است
الگوريتم Goal oriented model based reduction

26. Model reduction by projection

27. Model reduction by projection

28. Goal oriented model based reduction

29. MPC via multiparametric quadratic programming

30. MPC via multiparametric quadratic programming
فرض: ماتريس‌هاي P,Q,R مثبت معين و جفت (A,B) پايدار

31. مثال
سيستمي LTI تك ورودي-تك خروجي با 200 حالت

32. مثال (ادامه)

33. مثال (ادامه)

34. مثال (ادامه)

35. مثال (ادامه)

36. مثال (ادامه)

37. با تشكر