آقای امین ایمانی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر منتظری، روز دوشنبه 97/06/12 از رساله دکتری خود تحت عنوان "بهبود صیانت از قیود و تحلیل پایداری الگوریتم Min-Max جهت کنترل سوخت موتور توربوفن" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 15 روز دوشنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

سیستم کنترل نقش بسزایی در توسعه عملکرد و ایمنی موتورهای توربینی دارد. روش متداولی که جهت کنترل سوخت موتورهای توربوفن به کار می­رود، الگوریتم Min-Max است. طبق این الگوریتم سوئیچینگ، تراست مورد درخواست خلبان می­بایست تأمین شود و قیود حاکم بر محدودیتهای ساختاری و عملکردی موتور حفظ شوند. دو موضوع مهم در طراحی الگوریتم Min-Max، اطمینان از حفظ قیود موتور توسط این کنترلر و تحلیل پایداری این ساختار سوئیچینگ است. تحقیقات محدودی در این دو زمینه منتشر شده است.
در این رساله، بحث صیانت از قیود کنترلر Min-Max و تحلیل پایداری آن مدنظر قرار گرفته است. ابتدا براساس آنالیز پاسخ کنترلر Min-Max رایج، یک استراتژی جدید جهت طراحی رگولاتورهای الگوریتم Min-Max با هدف بهبود صیانت از قیود این الگوریتم ارائه شده است. برای این منظور، یک مدل غیرخطی ترمودینامیکی از یک موتور توربوفن دو محوره در کلاس 30000 پوند (130 کیلونیوتن) تراست، حول یک نقطه کاری خطی سازی شده و یک کنترلر Min-Max معمول حاوی جبرانسازهای خطی برای آن طراحی شده است. سپس، با استفاده از نتایج حاصل از آنالیز پاسخ سیستم کنترلی در حین گذر از قیود، در یک مرحله، طراحی رگولاتور حلقه­های مختلف بصورت بدون فراجهش انجام گرفته و در مرحله­ای دیگر، قید مربوط به خروجیهای متأثر از شتاب سیستم در طراحی رگولاتور حلقه­های دیگر وارد شده­است. سپس رگولاتور مربوط به این خروجیها از ساختار Min-Max حذف شده است. برای این هدف، از روش فیدبک حالت و یک مجموعه از نامساویهای ماتریسی خطی (LMIs) استفاده شده و رگولاتور هر حلقه در قالب یک مسئله بهینه سازی محدب طراحی گردیده است. بدین ترتیب علاوه بر بهبود صیانت از قیود، بار محاسباتی کنترلر نیز بدلیل کم شدن تعداد حلقه­ها، کاهش یافته است.
با توجه به اینکه الگوریتم Min-Max یک ساختار سوئیچینگ دارد، پایداری تک تک حلقه­های آن لزوماً پایداری کل سیستم را نتیجه نمی­دهد. لذا در ادامه برای اولین بار، روشی جهت تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته حاوی کنترلر Min-Max در حالت کلی ارائه شده است. در این راستا، ساختار Min-Max به صورت یک فرم کانونیکال تبدیل شده و با استفاده از معیار دایره چندمتغیره شرایط لازم برای تضمین پایداری مجانبی سیستم حلقه بسته استخراج شده است. سپس با استفاده از روش ارائه شده، پایداری مجانبی کنترلر Min-Max طراحی شده با رگولاتورهای فیدبک حالت تضمین گردیده است. در بخش شبیه­سازی، عملکرد کنترلر طراحی­شده با هدف بهبود صیانت از قیود، روی سیستم خطی و غیرخطی ترمودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج با روش Min-Max رایج و روش جدید Min-Max حاوی رگولاتورهای مود لغزشی مقایسه شده است. با توجه به نتایج شبیه­سازی، استراتژی جدید در تأمین تراست مطلوب، کاهش احتمال رد شدن قیود موتور در حالت گذرا و کاهش بار محاسباتی موثر عمل کرده و یک راهکار مفید جهت بهبود عملکرد الگوریتم Min-Max برای کنترل سوخت موتور توربوفن به حساب می­آید.
 
واژه‌های کلیدی: موتور توربوفن، الگوریتم Min-Max، صیانت از قیود، نامساویهای ماتریسی خطی، پایداری مجانبی