برنامه درسی

نرم افزار متلب

کتاب سیستم های فازی نوشته لی وانگ ترجمه دکتر تشنه لب

فایلهای شبکه عصبی دکتر محمودی دانشگاه شهید بهشتی

وب سایت معرفی الگوریتم ژنتیک

بنام خدا 
اللهم عجل لولیک الفرج 

سرفصل درس «کنترل هوشمند» در مقطع دکتری مهندسی برق-کنترل معمولاً به گونه ای طراحی میشود که دانشجویان را با آخرین پیشرفتها در حوزه سیستمهای هوشمند و کاربرد آنها در حل مسائل پیچیده کنترل آشنا کند. این درس ترکیبی از تئوری پایه و کاربردهای پیشرفته است.

در زیر یک سرفصل جامع و پیشرفته برای این درس ارائه میشود:

---

سرفصل درس: کنترل هوشمند (Intelligent Control)

مقطع: دکتری مهندسی برق - گرایش کنترل
پیشنیاز: کنترل پیشرفته، تئوری سیستمهای غیرخطی، آشنایی با احتمالات و آمار

---

فصل ۱: مقدمه و کلیات

· تفاوت سیستمهای کنترل کلاسیک، مدرن و هوشمند
· ضرورت استفاده از کنترل هوشمند برای سیستمهای پیچیده، غیرخطی، نامعین و با مدل نامعلوم
· معرفی اجمالی پارادایمهای اصلی کنترل هوشمند:
  · کنترل فازی (Fuzzy Control)
  · کنترل عصبی (Neural Control)
  · کنترل مبتنی بر محاسبات تکاملی (Evolutionary Control)
  · کنترل هیبرید هوشمند (Hybrid Intelligent Control)

فصل ۲: منطق فازی و سیستمهای کنترل فازی

· مرور اصول منطق فازی: مجموعه های فازی، توابع تعلق، عملیات روی مجموعه های فازی
· متغیرهای زبانی و قوانین اگر-آنگاه فازی (Fuzzy If-Then Rules)
· ساختار یک کنترل کننده فازی: فازی سازی، استنتاج و غیرفازی سازی
· انواع کنترل کنندههای فازی (Mamdani, Sugeno, Tsukamoto)
· طراحی و بهینه سازی کنترل کنندههای فازی
· کاربردهای پیشرفته: کنترل ربات، سیستمهای زیستی، مدیریت انرژی؛ روایتگر فازی و مدلسازی فازی

فصل ۳: شبکه های عصبی مصنوعی در کنترل

· مرور معماریهای پایه شبکه های عصبی (پرسپترون چندلایه MLP، شبکه های راجعه RNN)
· الگوریتمهای یادگیری (پس انتشار خطا، یادگیری راجعه)
· کاربرد شبکه های عصبی  شناسایی سیستم (System Identification)
· کنترل کنندههای عصبی:
  · کنترل مدل مرجع عصبی (NN-MRAC)
  · کنترل پیشبین عصبی (Neural Predictive Control)
  · کنترل کننده های مبتنی بر تقلید (Imitation Learning)
· کاربردهای پیشرفته: شناسایی و مدلسازی سیستمهای غیرخطی، کنترل فرآیندهای صنعتی پیچیده

فصل ۴: کنترل هیبرید هوشمند: تلفیق عصبی-فازی (ANFIS)

· فلسفه و مزایای سیستمهای هیبرید هوشمند
· معرفی معماری Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) ANFIS)
· مکانیزم یادگیری و تطبیق در ANFIS
· طراحی و پیادهسازی کنترل کننده های ANFIS برای سیستمهای غیرخطی
· مقایسه عملکرد با کنترل کننده های خالص فازی و عصبی

فصل ۵: الگوریتمهای محاسبات تکاملی و بهینهسازی در کنترل

· مقدمه ای بر محاسبات تکاملی (Evolutionary Computation)
· الگوریتمهای ژنتیک (Genetic Algorithms - GA) و برنامه ریزی ژنتیک (Genetic Programming)
مروری بر حدود ۳۰ روش بهینه سازی مانند 
بهینه سازی ازدحام ذرات (Particle Swarm Optimization - PSO)
· الگوریتم کلونی مورچگان (Ant Colony Optimization)

· کاربرد این الگوریتمها در:
  · تنظیم پارامترهای کنترل کننده (Tuning)
  · طراحی بهینه کنترل کننده
  · برنامه ریزی مسیر (Path Planning) در رباتیک

فصل ۶: کنترل مبتنی بر یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning)

· مبانی تئوری یادگیری تقویتی: عامل، محیط، حالت، عمل، پاداش
· فرآیند تصمیم گیری مارکوف (MDP) و  قابل مشاهده (POMDP)
· الگوریتمهای ارزش-پایه (Value-Based) مانند Q-Learning و Deep Q-Network (DQN)
· الگوریتمهای خط مشی-پایه (Policy-Based) مانند REINFORCE
· الگوریتمهای عمل-نقدگر (Actor-Critic)

فصل ۷: کنترل پیش بین مبتنی بر مدلهای هوشمند

· مروری بر اصول کنترل پیشبین (Model Predictive Control - MPC)
· ترکیب MPC با سیستمهای هوشمند:
  · MPC با مدل عصبی (Neural MPC)
  · MPC با مدل فازی (Fuzzy MPC)
· حل مسئله بهینه سازی در MPC هوشمند با استفاده از الگوریتمهای تکاملی

فصل ۸: مباحث ویژه و پیشرفته
· تئوری کنترل لیارپانوف برای سیستمهای هوشمند: تحلیل پایداری کنترل کننده های عصبی و فازی
· یادگیری عمیق در کنترل (Deep Learning for Control): استفاده از شبکه های عصبی کانولوشنی (CNN) و حافظه بلند-کوتاه مدت (LSTM) 

ارزیابی:
· پروژه های شبیه سازی و ارائه هفتگی 50%
تولید محتوا و ارائه یک مبحث از مباحث فصول ستاره دار  فوق 20%
تحلیل و بررسی مقالات معتبر و جدید در حوزه کنترل هوشمند و شبیه سازی یک سیستم کنترل هوشمند در محیطهای نرم افزاری مانند MATLAB/Simulink یا Python
 امتحان پایانی با متلب: 30%

نمرات اضافه:
.تولید محتوای ویدیویی  با هوش مصنوعی جذاب و غنی  از یک فصل از کتاب آشنایی با امام عصر 15%
.پیاده سازی روش فازی و عصبی روی یک برد سخت افزاری 5%
. تهیه و ارسال یک مقاله مجله معتبر تا زمان تایید نمره درس : 15%

کتاب کنترل غیرخطی اسلوتین

جزوه تهیه شده برای کنترل مد لغزشی سلسله مراتبی

معرفی کنترل ساختار متغیر و کنترل کلیدزنی

معرفی کنترل مد لغزشی به عنوان کنترلر ناپیوسته

معرفی سطح لغزش به عنوان یک متغیر دینامیکی بجای چند متغیر حالت سیستم

معرفی چند نوع سطح لغزش

اثبات پایداری سیستم در صورت پایداری سطح لغزش

پارامترهای موثر در عملکرد مد لغزشی در فاز همگرایی و فاز وزوز

کنترل مد لغزشی یک کنترل مقاوم

نقش طراحی کنترل معادل در قانون کنترل

بخش کلید زنی قانون کنترل و نحوه انتخاب ضریب آن بر اساس مقدار عدم قطعیت و اغتشاش در سیستم

کنترل  سیستمها با چند سطح لغزش مجزا، اثبات پایداری، پارامترهای عملکردی و بررسی مقاوم بودن

کنترل مد لغزشی سلسله مراتبی، افزایشی، تجمیعی و ترکیبی

طراحی رویتگر  برای سیستمها و رویتگر لیونبرگر و مد لغزشی

شبیه سازی کنترل مد لغزشی تک سطحی و چند سطحی روی مبدلها و درایوهای قدرت  و پیاده سازی عملی روی مبدلها

کتاب کنترل صنعتی دکتر تارخ

معرفی سیستمهای صنعتی و ویژگیهای پایداری آنها

انواع سیستمهای صنعتی گرمایشی، هیدرولیکی، پنوماتیکی، مکانیکی و ....

معرفی طرح کنترل سیستمهای صنعتی P&ID

روشهای شناسایی و مدلسازی سیستمهای صنعتی

خطی سازی سیستمهای صنعتی و طراحی کنترلر برای آنها در حوزه فرکانس

ویژگیهای کنترل صنعتی - کنترلر هیسترزیس خاموش روشن- کنترلر پیوسته

انواع PID و طراحی ضرایب آنها در حوزه زمان و فرکانس با توجه به حالت گذرا و ماندگار سیستم

معرفی کنترلرهای صنعتی PLC, IPC

آشنایی با ساختار مدولار و کامپکت PLC  ها

برنامه نویسی PLC  در حالت نردبانی

کار با DI/O, AI/O, T/C, PWM, PID, HSC, interrupts ,

کار با انواع PLC s7-300, 1200  زیمنس، delta PLC, و PLC های میتسوبیشی و تله مکانیک در آزمایشگاه

کار با انواع سنسور، انکودر، عملگرهای هیدرولیک و پنوماتیک و موتورهای الکتریکی، رله ها و کنتاکتورها و SSR

کتاب سیستم های کنترل غیرخطی کاربردی نوشته اسلوتین ترجمه دکتر شمیسا

کتاب کنترل غیر خطی نوشته خلیل ترجمه دکتر منتظری

مروری بر مدل ریاضی سیستمهای غیرخطی در حوزه زمان

4 شرط تحقق فیزیکی مدل ریاضی سیستمهای غیرخطی

تفاوتهای سیستمهای خطی و غیر خطی

پدیده های غیرخطی مانند چند نقطه تعادل، سیکل حدی، آشوب، انشعاب، وابستگی پایداری به ورودی و شرایط اولیه

قضایای وجود یا عدم وجود سیکل حدی و مسیرهای تعادل پریودیک

قضیه پایداری سیستمهای غیرخطی

قضیایای لیاپانوف در پایداری سیستمها

انواع پایداری محلی, عمومی، مجانبی، لیاپانوفی، نمایی

قضیه لاسال و ناحیه جذب

قضیه شرط لازم و کافی برای پایداری سیستمهای خطی

تقریب زمان همگرایی سیستمهای غیرخطی

مروری بر شروط پایداری برای سیستمهای متغیر با زمان

مروری بر طراحی کنترلر با قضیه لیاپانوف

مروری بر طراحی کنترلر با خطی سازی فیدبک و دینامیکهای داخلی و پنهان و پایداری آنها

مروری بر طراحی کنترلر مد لغزشی و تحلیل پایداری و عملکرد و مقاوم بودن آن در برابر عدم قطعیت