افقهاي نو در مهندسي كنترل

New horizons in control engineering

علم كنترل يكي از لايههاي پنهان كيفيت و كارايي محصولات دنياي فناوري و دستاوردهاي عالم مهندسي است. اگر بتوان گفت كه مهندسي استفاده از رياضيات در جهان واقع است، آن گاه كنترل يكي از پلهاي ارتباط بين دنياي مهندسي و عالم رياضيات خواهد بود. هر اندازه استفاده از علم كنترل در زمينههاي مختلف كاربردي گسترش يابد، نياز به ابزارها و روشهاي جديد از رياضيات افزايش مييابد. اگر بخواهيم افقي براي مهندسي كنترل ترسيم كنيم، هم بايد به كاربردهاي جديد در زمان حال و كاربردهاي متصور در آينده توجه كنيم و هم به ابزارهاي رياضي براي حل مسايل حال و آينده. در اين مقاله پس از معرفي برخي از كاربردهاي جديد در حوزه مهندسي كنترل، چند مسيله با تامل بيشتري بررسي شدهاند: • مسيله ناحيه جذب در سيستمهاي ديناميكي غيرخطي عليرغم سابقه زياد همچنان داراي چالشهاي زياد نظري و كاربردهاي فراوان عملي است و ابزارهاي مختلفي براي حل آن به كار گرفته شده است. برخي تقريبهاي كارا براي حل اين مسيله به اختصار بررسي شده است. • مدلهاي بيولوژيكي از ديدگاه سيستم ديناميكي خصوصياتي دارند كه آنها را از مدلهاي مرسوم در نظريه كنترل متمايز ميكند. با استفاده از نظريه سيستمهاي يكنوا ميتوان رفتار يك سيستم پيچيده را با توجه به مشخصه كيفي اتصالات مولفههاي سيستم به همراه مقدار اندكي اطلاعات كمّي تحليل كرد. توصيف بسياري از پديدههاي بيولوژيكي از كاربردهاي اين دسته از سيستمهاست. • نوسانگرهاي نروني به منظور توليد اطلاعات زيستي و توليد فعاليتهاي منظم و ريتمدار نياز به همزمانشدن دارند. در مقابل، گاهي همزمان شدن ميتواند نقش مخربي داشته باشد. در بيماريهايي مانند پاركينسون راهبرد درماني مبتني بر فرو نشاندن همزماني نامطلوب است. در ديدگاه مهندسي، كنترلكننده فعاليت جمعيت نورون را به عنوان ورودي ميگيرد و فرمان كنترلي مناسب را براي ناهمزماني توليد ميكند. در نهايت، اين فرمان به جمعيت نرونها اعمال ميشود. • دانش كنترل ميتواند براي درمان اختلالات مرتبط با روحيه و رفتار انسان مد نظر قرار گيرد. در خصوص بررسي مدلهاي ديناميكي توصيف كننده روحيات انسان مدلهاي تعميميافته مبتني بر حسابان مرتبه ناصحيح عملكرد بهتري براي مطالعه سامانمند روحيات انسان دارد. اين تعميم به نوعي مدلسازي حافظه را امكان پذير ميسازد. با استفاده از روشهاي كنترل بهينه براي سيستمهاي ديناميكي مرتبه ناصحيح مي توان الگويي براي درمان ارايه كرد.

In this paper, after a review on some novel applications in control engineering, a few of them are discussed in detail such as domain of attraction, monotone systems, desynchronization of coupled oscillators, and human emotion describing models. In spite of the long history of research on domain of attraction and wide range applications, until now there has been no general analytic method for the determination of domain of attraction. Improvement in analytic or approximate methods in this regard is substantial and is the subject of the first part of the paper. To date, monotone systems have been studied only from the analysis viewpoint, and control design approaches for such dynamical systems have not been considerably remarked. Control design may be so valuable in practice for nonlinear monotone systems with a little known dynamic information. The third part is dedicated to the desynchronization of coupled oscillators. Although the synchronization of different neurons plays an important role in biological information processing and rhythmical activity, several neurological diseases (e.g., essential tremor and Parkinsonʹs disease) are related to pathologically enhanced synchronization of bursting neurons. Therefore, designing a controller to suppress the collective synchrony seems crucial. The last discussion illustrates the novel model’s abilities to describe emotional manners of human beings and effect of memory on them. When the advantages of non-integer order models are obtained, control methods are deputized for treatment.