کنترل کننده پیش بینی کننده (Predictor Controller)، در ریاضیات (Mathematics)
انواع کنترل کننده ها (Controller) را در آموزش زیر شرح دادیم :
کنترل کننده پیش بینی کننده (Predictor Controller) :
کنترل مبتنی بر پیش بینی رفتار آینده
کنترل کننده پیش بینی کننده یا Predictor Controller یک اصطلاح کلی برای هر کنترل کننده ای است که در تصمیم گیری خود از پیش بینی رفتار آینده سیستم استفاده می کند. معروف ترین و مهم ترین عضو این خانواده، کنترل پیش بین مدل (MPC) است. پیش بین اسمیت (Smith Predictor) برای سیستم های با تأخیر نیز یک نوع کنترل کننده پیش بینی کننده است.
ایده اصلی: با داشتن یک مدل از سیستم، خروجی آینده را برای یک افق زمانی مشخص پیش بینی کنید. سپس دنباله ای از ورودی ها را پیدا کنید که یک تابع هزینه (معمولا شامل خطای پیش بینی و تلاش کنترلی) را کمینه کند. سپس فقط اولین ورودی اعمال شده و در گام بعد، کل فرآیند تکرار می شود (افق غلتان).
\[ \hat{y}(k+j) = \text{پیش بینی بر اساس مدل} \] \[ \min \sum_{j=1}^{N_p} \| \hat{y}(k+j) - r(k+j) \|^2 + ... \]کاربردها: کنترل فرآیندهای با دینامیک کند (شیمیایی، پتروشیمی)، کنترل ربات ها، خودروهای خودران، سیستم های قدرت، و هر جایی که پیش بینی مفید است.
✅ مزایا: قابلیت پیش بینی و اقدام پیش گیرانه، اعمال مستقیم محدودیت ها، عملکرد بهینه.
⚠️ معایب: نیاز به مدل نسبتا دقیق، محاسبات سنگین، وابستگی به افق پیش بینی.
کنترل کننده های پیش بینی کننده برای سیستم های با تأخیر زمانی بسیار مفید هستند، زیرا می توانند اثر تأخیر را با پیش بینی جبران کنند.
مثال: یک خودروی خودران که باید در یک مسیر پرپیچ وخم حرکت کند. یک کنترل کننده پیش بینی کننده با استفاده از مدل دینامیک خودرو، موقعیت آینده خودرو را برای چند ثانیه بعد پیش بینی کرده و فرمان فرمان را طوری تنظیم می کند که خودرو در مسیر بماند، حتی قبل از اینکه به پیچ برسد.
