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Title: 以演化為基礎之不確定間隔系統容忍控制器設計之研究(II)
Authors: 國立臺灣師範大學電機工程學系
許陳鑑
鄭明哲
Issue Date: 31-Jul-2006
Publisher: 行政院國家科學委員會
Abstract: 本計畫係利用演化(evolutionary)法則以設計不確定間隔系統(uncertain interval systems)之最佳容忍控制器(tolerance controller),使所形成之閉迴路系統在不確定參變動 時皆能穩定操作,並且增益邊限(gain margin)及相位邊限(phase margin)等性能規格能夠 滿足使用者所指定之接受範圍(Region of Acceptability)內,達到容忍設計(tolerance design) 的目的。設計目標係將控制系統之極值(extremal)增益邊限/相位邊限與要求規格之誤差 降到最低,因此,該設計可規劃形成一最佳化問題,而由所提出之單目標(mono-objective) 及多目標(multi-objective)基因演算法求解。作法上係先以極值系統(extremal systems)求 出在不確定參數變動下,系統之極值增益邊限/相位邊限,再利用基因演算法搜尋最佳控 製器參數,使系統之增益邊限/相位邊限可以滿足使用者所指定之容忍範圍。為確保系統 強健穩定(robust stability),各組染色體之適合度必須加以評估,本計劃將以特徵多項式 相關聯之Generalized Kharitonov Segments 多項式的根位址為基礎,建構一限制條件處理 機制(constraints handling mechanism),用以整合到適合度評定函數中,以有效評估各組 染色體之適合度,方便演化過程之進〈行,為驗証所求得解答之正確性,本計畫將利用 GKT (Generalized Kharitonov Theorem)定理驗証所求得系統之強健穩定性,並利用所求 得之32 個極值系統之Nyquist 圖,以證明閉迴路系統滿足使用者指定的容忍規格範圍。 由於基因演算法的演化過程較為耗時,特別是本計劃所要解決的問題對於各染色體適合 度之評估需要較強的計算能力,否則求解過程可能費時過久。由於基因演算法在本質上 極適合並〈行計算之處理方式,所以,在計劃中也分別提出以軟體及硬體所建構之並〈行計 算環境以進〈行演化。軟體方面係利用普遍使用之工作站電腦,透過TCP/IP 網路協定, 建構一主從架構(master-slave)之並〈行處理環境,藉由從屬端(client site)執〈行多個 MATLAB 程式,以並〈行計算方式,加速評估各染色體之適合度;硬體方面係將基因演 算法之演化環境建構在一SOPC (System On a Programmable Chip)中,特別是在晶片中組 構(configure)多個NIOS 處理器系統(multi-processor system),作為適合度評估模組(fitness evaluation module),以充分利用硬體之資源,以並〈行計算方式,加速評估各染色體之適 合度,以求得最佳容忍控制器,滿足使用者所要求之性能規格,達到容忍設計的目的。
URI: http://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/77345300/32176
Other Identifiers: ntnulib_tp_E0607_04_009
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