I AE I nte rna t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   201 8 ,   p p .   16 5 ~ 16 9   I SS N:  2252 - 8938 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ai. v 7 .i 4 . p p 1 6 5 - 1 6 9           165       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA I   O v er v iew  of Mo d el F re e Adap tive ( M FA Co ntrol Te chno lo g y       Al  S m a di  T a k ia ldd i n 1 O s m a n Ib ra hi m   Al - Ag ha 2 ,   K ha lid   Adna n Al s m a di 3   1 De p a rtme n o f   Co m m u n ica ti o n a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Je ra sh   Un iv e rsity ,   Jo rd a n   2 Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Je ra sh   Un iv e rsity ,   3 1 1 ,   Je ra sh - Jo rd a n   3 Jo rd a n ian   S u d a n e se   Co ll e g e   o f   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   Kh a rto u m -   S u d a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   11 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Sep t   20 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Oct   3 ,   2 0 1 8       M o d e l - F re e   A d a p ti v e   (M F A c o n tro l   is   a   tec h n o l o g y   th a h a s   m a d e   a   m a jo im p a c o n   th e   a u to m a ti c   c o n tro in d u stry .   M F A   c o n tro u se rs  h a v e   su c c e ss f u ll y   so lv e d   m a n y   in d u stry - w id e   c o n tro p r o b lem in   v a rio u a p p li c a ti o n a n d   a c h iev e d   sig n if ica n e c o n o m ic  b e n e f it s.  No w ,   th e   c h a ll e n g e   is  e x ten d in g   th e   m a n y   a d v a n tag e o f   M F A   c o n tro tec h n o lo g y   to   d iv e rse   a n d   f ra g m e n ted   m a rk e ts,  w h ich   c o u ld   b e n e f it   f ro m   it u n iq u e   c a p a b il it ies .   S in c e   sin g le - lo o p   M F A   c o n tro ll e rs  c a n   d irec tl y   re p l a c e   leg a c y   P ID  c o n tro l lers   w it h o u th e   n e e d   f o " s y ste m "   re d e si g n   (p lu g a n d   p l a y ),   th e y   a re   r e a d il y   e m b e d d a b le  in   v a rio u in stru m e n ts,  e q u i p m e n t,   a n d   sm a rt  c o n tro v a lv e s.  T h is  a ll e v i a te c o n c e rn s   re lativ e   to   c o st  o f   c h a n g e   a n d   a lso   m a k e M F A   a n   a p p e a li n g   to o f o OEM   a p p li c a ti o n s o n   a   larg e   sc a le .     K ey w o r d :   Mo d el - Fre A d ap ti v ( MF A )   co n tr o l   Neu r al  n et w o r k   P I ( P r o p o r tio n al,   I n teg r al,   Der iv ati v e)   co n tr o ller   Set p o in t   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   All  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A S m ad i T ak iald d in   Dep ar t m en t o f   C o m m u n icatio n s   a n d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   Facu lt y   o f   E n g i n ee r i n g ,   J er ash   Un i v er s it y ,   J o r d an .   P . B o x : 3 1 1 - P o s t Co d e : 2 6 1 5 0   J er ash .   E m ail:  ta k iald d in a @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mo d el - Fre A d ap ti v ( MF A )   co n tr o l,  as  its   n a m s u g g est s ,   is   an   ad ap tiv co n tr o m et h o d   th at  d o es   n o r eq u ir p r o ce s s   m o d els.  Mo d el - Fre A d ap tiv co n tr o s y s te m   i s   d ef i n ed   to   h a v t h f o llo w i n g   p r o p er ties :   P r ec is q u an titati v k n o w led g o f   th p r o ce s s   is   n o t n ec es s a r y ;   P r o ce s s   id en tif icatio n   m ec h a n i s m   o r   id en ti f ier   is   n o t in cl u d e d   in   th s y s te m ;   C o n tr o ller   d esig n   f o r   s p ec if i p r o ce s s   is   n o t n ee d ed ;   Ma n u a l tu n i n g   o f   co n tr o ller   p ar a m eter s   is   n o t r eq u ir ed ;   an d   C lo s ed - lo o p   s y s te m   s tab ilit y   a n al y s i s   an d   cr ite r ia  ar av ailab le  to   g u ar an tee  th s y s te m   s tab ilit y   Var iatio n s   o f   t h co r MF A   c o n tr o l te ch n o lo g y   ad d r ess   s p e cif ic  co n t r o l p r o b le m s   as d escr ib ed   h er e.   1.   SISO  ( Si n g le  I n p u S in g le  O u tp u t)   M F A   to   r ep lace   P I ( P r o p o tio n al,   I n teg r al,   Der i v at iv e)   co n tr o ller   s o   th at  m a n u al   co n tr o ller   tu n i n g   is   eli m i n ated ,   2.   No n li n ea r   MF A   to   co n tr o l n o n lin ea r   p r o ce s s es,   3.   MF A   p co n tr o ller   to   co n tr o l p p r o ce s s es,   4.   Feed   f o r w ar d   MF A   co n tr o ller   to   d ea l w ith   m ea s u r ab le  d is t u r b an ce s ,   5.   An ti - d ela y   M F A   to   co n tr o l p r o ce s s es  w it h   lar g ti m d ela y s ,   6.   R o b u s t M F A   to   p r o tect  th p r o ce s s   v ar iab le  f r o m   r u n n i n g   o u ts id b o u n d ,   7.   T im e - v ar y i n g   MF co n tr o ller   to   co n tr o l   ti m v ar y in g   p r o ce s s es,   8.   An ti - d ela y   M F A   p co n tr o lle r   f o r   p p r o ce s s es  w it h   v ar y in g   ti m d ela y s ,   a n d   9.   MI MO   ( Mu lti I n p u t M u l ti Ou t p u t)   MF A   to   co n tr o m u lti v ar i ab le  p r o ce s s es.   Gen er al - p u r p o s o r   ap p licatio n - s p ec if ic  MF A   co n tr o ller s   ca n   b r ea d ily   e m b ed d ed   an d   ar e   b ec o m i n g   av ailab le  o n   m o r an d   m o r p latf o r m s   o f f er ed   b y   v ar io u s   v e n d o r s   s u p p l y i n g   b u ild i n g   co n t r o ller s ,   s in g le - lo o p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   4 ,     Dec em b er   20 1 8   :   16 4     16 9   166   co n tr o ller s ,   p r o g r a m m ab le  lo g ic  co n tr o ller s   ( P L C s ) ,   h y b r id   c o n tr o ller s ,   p r o ce s s   au to m a tio n   co n tr o ller s   ( P A C ) ,   co n tr o l so f t w ar e,   an d   d i s tr ib u t ed   co n tr o l sy s te m s   ( D C S).   [ 1 ]       2.   CO NCEPT   A ND  SI G N I F I C ANCE   O F   M O DE L - F RE E   ADAP T I VE   CO N T RO L   A   Mo d el - Fre A d ap ti v co n tr o l s y s te m   h as t h f o llo w i n g   p r o p er ties   an d   f ea tu r e s :   1.   No   p r ec is q u an titati v k n o w l ed g o f   th p r o ce s s   is   a v ailab l e;   2.   No   p r o ce s s   id en tif icatio n   m ec h an i s m   o r   id en tifie r   is   in c lu d e d   in   th s y s te m ;   3.   No   co n tr o ller   d esig n   f o r   s p ec if ic  p r o ce s s   is   n ee d ed ;   4.   No   co m p licated   m an u al  t u n in g   o f   co n tr o ller   p ar a m eter s   i s   r eq u ir ed ; a n d   5.   Stab ilit y   a n al y s i s   cr iter ia  ar av ailab le  to   g u ar an tee  t h clo s e d - lo o p   s y s te m   s tab ili t y .   T h ess en ce   o f   MF A   co n tr o is   d escr ib ed   w it h   d is c u s s io n s   r elatin g   to   co m b u s tio n   p r o ce s s   co n tr o o n   th f o llo w i n g   f i v i s s u es:     2 . 1 .     P r o ce s s   K no w ledg I s s u e   Mo s ad v an ce d   co n tr o m et h o d s   ar b ased   o n   g o o d   u n d er s tan d in g   o f   th p r o ce s s   an d   its   en v ir o n m en t.   L ap lace   tr an s f er   f u n ctio n s   o r   d if f er en tia eq u atio n s   ar u s ed   t o   r ep r esen th p r o ce s s   d y n a m i cs.  I n   m a n y   p r o ce s s   co n tr o ap p licatio n s ,   h o w e v er ,   th d y n a m ic s   m a y   b to o   c o m p lex   o r   th p h y s ical  p r o ce s s   is   n o w e ll  u n d er s to o d .   Qu a n titati v k n o w led g o f   th e   p r o ce s s   is   th e n   n o t a v ai lab le.   T h is   i s   ca lled   b lack   b o x ”  p r o b lem .   I n   m a n y   ca s es,  o n m a y   h av e   s o m k n o w led g o f   t h p r o ce s s   b u ar n o s u r if   t h k n o w led g i s   ac cu r ate  o r   n o t.  I n   p r o ce s s   co n t r o in clu d i n g   co m b u s tio n   co n tr o ap p licat io n s ,   it  i s   o f te n   d ea w it h   r a w   m ater ial s ,   w ild   in f lo w s ,   c h an g i n g   f u el  t y p an d   h ea tin g   v a lu e s ,   u n p r ed ictab le  d o w n s tr ea m   d e m an d   ch an g e s ,   an d   f r eq u en t   s w itc h es o f   p r o d u ct  s ize,   r ec ip e,   b atch ,   an d   lo ad s .   T h ese  all  l ea d   to   co m m o n   p r o b le m : t h a t is,  o n is   n o t s u r if   t h p r o ce s s   k n o w led g is   ac cu r ate  o r   n o t.  T h is   is   ca lled   “g r a y   b o x ”  p r o b lem .   I f   q u a n titati v k n o w led g o f   th p r o ce s s   i s   a v ailab le,   w h av e   “w h ite  b o x ”  to   d ea w it h .   I i s   a   r elativ el y   s i m p le  tas k   to   d esi g n   co n tr o ller   f o r   th p r o ce s s   in   t h i s   ca s b ec a u s w ca n   u s w ell - estab li s h ed   co n tr o m et h o d s   an d   to o ls .     A lt h o u g h   Mo d el - Fre A d ap ti v co n tr o ca n   ac tu all y   d ea l w it h   b lack ,   g r a y ,   an d   w h ite  b o x   p r o b lem s ,   it   is   m o r s u itab le  to   d ea w it h   t h g r a y   b o x   p r o b le m .   Mo s t i n d u s tr ial  p r o ce s s es a r g r a y   b o x es     2 . 2 .     P r o ce s s   I dentif ica t io n Is s ue.   Fo r   tr ad itio n al  ad ap tiv co n tr o m et h o d s ,   i f   t h q u an t itati v k n o w led g o f   t h p r o ce s s   i s   n o av ailab le,   an   o n - li n o r   o f f - li n id en tifi er   is   r eq u ir ed   to   o b tain   t h p r o ce s s   d y n a m ics.  T h is   co n tr ib u tes  to   n u m b er   o f   f u n d a m en ta l p r o b lem s :   1.   T h h ea d ac h o f   o f f - lin t r ai n i n g   t h at  m i g h t b r eq u ir ed ,   2.   T h tr ad eo f f   b et w ee n   t h p er s is ten ex ci tatio n   o f   s i g n als  f o r   co r r ec id en tif icatio n   an d   t h s tead y   s y s te m   re s p o n s f o r   co n tr o l p er f o r m a n ce ,   3.   T h m o d el  co n v er g e n ce   an d   l o ca l   m in i m u m   p r o b lem s ,   an d   4.   T h sy st em  st ab i l i t y  i ss ue s.   T h m ai n   r ea s o n   th at  id en t if i ca tio n - b ased   co n tr o m et h o d s   ar n o w e ll  s u ited   f o r p r o ce s s   co n tr o is   th at  co n tr o an d   id en ti f ica tio n   ar al w a y s   in   co n f lic t.  Go o d   co n tr o w ill  lead   to   s tead y   s tate  w h er s etp o in t   ( SP ) ,   co n tr o ller   o u tp u ( OP ) ,   an d   p r o ce s s   v a r iab le  ( P V)   w il s h o w   s tr aig h li n es  o n   tr en d   ch ar t.  Si n ce   an y   s tab le  s y s te m   ca n   r ea ch   s tea d y   s tate  w h er p r o ce s s   d y n a m i ch an g es  ca n n o b s ee n ,   g o o d   id en tif ica tio n   m a y   r eq u ir in s er tio n   o f   test   s ig n al s .   T h is   r eq u ir e m e n t is  n o t e asil y   ac ce p ted   b y   p lan t o p er ato r s .     MF A   co n tr o av o id s   th f u n d a m en tal  p r o b lem s   b y   n o u s i n g   an y   id en ti f icat io n   m ec h a n is m   i n   th e   s y s te m .   O n ce   a n   MF A   co n tr o l ler   is   lau n ch ed ,   it w ill  ta k o v e r   co n tr o im m ed iatel y .   T h MF A   alg o r it h m s   u s ed   to   u p d ate  th w eig h ti n g   f ac to r s   ar b ased   o n   s o le  o b j ec tiv e,   w h ic h   is   to   m i n i m ize  th er r o r   b et w ee n   SP   an d   P V.   T h at  m ea n s ,   w h en   t h p r o ce s s   is   in   s tead y   s tate  w h er er r o r   is   clo s to   ze r o ,   th er i s   n o   n ee d   to   u p d ate   th MF A   w ei g h ti n g   f ac to r s .       3.   CO NT RO L L E DE SI G I SS UE   T h m ai n   r ea s o n   P I is   s t ill  p o p u lar   is   th at  it  is   a   g en er al - p u r p o s co n tr o ller   th at  d o es  n o r eq u ir co n tr o ller   d esig n   p r o ce d u r es.  Desig n i n g   co n tr o ller   f o r   s p ec if ic  ap p licatio n   r eq u ir es  s p e cial  ex p er tis e.   Si n ce   m o s ad v a n ce d   co n tr o ller s   ar e   m o d el - b ased ,   t h e y   ca n n o b g en er al - p u r p o s co n tr o ller .   T h u s ,   th e y   ar n o t   w id el y   u s ed   in   p r o ce s s   co n tr o l ,   alth o u g h   t h ese  m et h o d s   h a v e   b ee n   d ev elo p ed   f o r   3 0   to   4 0   y ea r s .   MF A   co n tr o ller s   ar g e n er al - p u r p o s co n tr o ller s   to o .   n u m b er   o f   MF A   co n tr o ller s   h av e   b ee n   d ev elo p ed   to   co n tr o v ar ie t y   o f   p r o b lem a tic  i n d u s tr ial  lo o p s .   E x a m p le s   i n clu d SISO  MF A   to   r ep lace   P I an d   r eq u ir es  n o   m a n u al  t u n i n g ,   No n lin ea r   MF A   to   co n tr o e x tr e m e l y   n o n li n ea r   p r o ce s s es,  An ti - d ela y   M F A   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       O ve r view o f Mo d el  F r ee   A d a p tive  ( MFA )   C o n tr o l Tec h n o lo g y   ( A l S ma d i Ta kia ld d in )   167   co n tr o p r o ce s s es  w i th   lar g ti m d ela y s MI MO   MF A   to   co n tr o m u lti v ar iab l p r o ce s s es;  Feed f o r w ar d   MF to   d ea w ith   lar g m ea s u r ab le  d is tu r b an ce s a n d   R o b u s M F A   t o   f o r ce   th p r o ce s s   v ar iab le  to   s ta y   w i th i n   d ef i n ed   b o u n d s .     Fo r   an   MFA   co n tr o ller   u s er ,   th er ar n o   c o n tr o ller   d esig n   p r o ce d u r es  r eq u ir ed .   On ca n   s im p l y   s e lect   th ap p r o p r iate  c o n tr o ller   as  its   n a m s u g g est s ,   co n f i g u r th e   co n tr o ller   w ith   ce r tai n   p ar a m e ter s   an d   lau n c h   t h MF A   co n tr o ller .   T h is   is   o n o f   th m aj o r   d if f er en ce s   b et wee n   Mo d el - Fre A d ap tiv c o n tr o ller   an d   o th er   m o d el - b ased   ad v a n ce d   co n tr o ller s .       4.   CO NT RO L L E P ARAM E T E T UN I N G   I S SUE   An   ad ap tiv co n tr o ller   s h o u ld   n o n ee d   to   b e   m a n u a ll y   t u n e d .   T h is   is   also   tr u f o r   MFA   co n tr o ller s .   MF A   ca n   ad ap to   n e w   o p er atin g   co n d itio n s   d u to   ch a n g es  i n   p r o ce s s   d y n a m ic s ,   lo ad s ,   o r   d is tu r b an ce s ,   an d   th er is   n o   m a n u a tu n i n g   r eq u ir ed .   A s   u s er - f r ie n d l y   f e atu r e,   ce r tain   p ar a m eter s   ar a v ailab le  to   allo w   t h e   u s er   to   q u ick l y   ad j u s t t h co n t r o l p er f o r m an ce .       5.   SYST E M   ST AB I L I T I SS UE   C o n tr o s y s te m   s tab ilit y   a n al y s is   i s   al w a y s   an   i m p o r tan i s s u b ec au s it  d eter m i n es  i f   t h co n tr o ller   w il b u s e f u in   p r ac tice.   W h e n   th s y s te m   s tab ilit y   cr iter io n   is   av ailab le,   o n ca n   u s t h c r iter io n   to   d ec id if   th co n tr o l s y s te m   ca n   b s af e l y   p u t i n   o p er atio n .     T h s tab ilit y   o f   t h o v er all  clo s ed - lo o p   co n tr o s y s te m   i s   r elate d   to   th e   p r o ce s s ,   th co n tr o ller ,   an d   th m o d el  i n   th f o llo w i n g   w a y   1.   S tab ilit y   o f   th p r o ce s s   i s   ass u m ed   ( i.e . ,   th p r o ce s s   is   o p en - l o o p   s tab le)   2.   S tab ilit y   o f   th co n tr o l lo o p   m u s t b g u ar an teed   b y   t h co n v er g en ce   o f   t h m o d el;  b u   3.   C o n v er g e n ce   o f   t h m o d el  i s   d ep en d en o n   t h s tab ili t y   a n d   p er s is ten e x citatio n   o f   s ig n als  o r ig i n ati n g   f r o m   t h co n tr o l lo o p .     T h is   is   c ir cu lar   ar g u m e n t h at  it  i s   d if f ic u lt  to   r eso lv e.   T h u s ,   t h er i s   n o   g e n er al  s tab il it y   cr iter io n   av ailab le  f o r   m o d el - b ased   ad ap tiv co n tr o s y s te m .   I n   o th er   w o r d s ,   ea c h   ti m m o d el - b ased   ad ap tiv co n tr o ller   is   u s ed   in   co n tr o s y s te m ,   its   s tab ili t y   h a s   to   b an al y ze d .   T h is   is   ce r tain l y   m aj o r   tech n ical  b ar r ier   in   ap p l y i n g   m o d el - b ased   ad ap tiv co n tr o m eth o d s .     I n   co n t r ast,  s i n ce   MF A   d o es  n o h av an   id en tifie r ,   g en er a s y s te m   s tab ilit y   cr iter io n   is   d ev elo p ed .   T h at  is ,   if   th p r o ce s s   is   p ass i v ( p r o ce s s   th at  d o es  n o g en er ate  en er g y   o r   h ea b y   its e l f ) ,   th clo s ed - lo o p   MF A   co n tr o s y s te m   s tab il it y   is   g u ar a n teed ,   an d   t h p r o ce s s   ca n   b li n ea r /n o n li n ea r ,   ti m i n v ar ian t/ ti m e - v ar y i n g ,   etc.   A   co m b u s t io n   p r o ce s s (   f o r   ex a m p le,   t h in ter n al  co m b u s t io n   en g i n e)   is   p ass i v p r o ce s s   s i n ce   th h ea t i t g e n er ates  h as to   co m f r o m   b u r n i n g   f u el  f r o m   o u ts id o f   th p r o ce s s .   [ 2 ]       6.   SI SO   M O DE L - F RE E   ADA P T I V E   CO NT RO L L E R   A   s i n g le - lo o p   MFA   co n tr o s y s te m   i n cl u d es  s in g le - i n p u t - s i n g le - o u tp u ( SISO)   p r o ce s s ,   SISO  MF co n tr o ller ,   an d   f ee d b ac k   lo o p   as illu s tr ated   i n   F i g u r 1 .           Fig u r 1 .   Sin g le - lo o p   MFA   co n tr o l s y s te m       T h co n tr o o b j ec tiv is   f o r   t h co n tr o ller   to   p r o d u ce   an   o u tp u u ( t)   s h o w n   in   ab o v F ig u r as  OP   to   f o r ce   th e   p r o ce s s   v ar iab le  y ( t )   s h o w n   i n   ab o v f i g u r as  P to   tr ac k   th e   g i v e n   tr aj ec to r y   o f   its   s etp o in r ( t)   s h o w n   in   ab o v f i g u r as SP   u n d er   v ar iatio n s   o f   s etp o in t,  d is tu r b an ce s ,   a n d   p r o ce s s   d y n a m i cs.  I n   o th er   w o r d s ,   th ta s k   o f   t h MF co n tr o lle r   is   to   m in i m ize   th e   er r o r   e( t)   in   a n   o n li n f as h io n ,   w h er e( t)   is   t h d if f er e n ce   b et w ee n   th s etp o in r ( t)   an d   th p r o ce s s   v ar iab le  y ( t) .   T h m i n i m izat io n   o f   e r r o r   e ( t)   is   ac h iev ed   b y   ( i)   th r eg u lato r y   co n tr o ca p ab ilit y   o f   t h MF A   co n tr o ller ,   an d   ( ii)  th ad j u s t m en o f   t h MF A   co n tr o ller   w e ig h ti n g   f ac to r s   th at  allo w   th e   co n tr o ller   to   d ea w i th   p r o ce s s   d y n a m ic  ch a n g e s ,   d is tu r b an ce s ,   an d   o th er   u n ce r tain t ies.  [ 4 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   4 ,     Dec em b er   20 1 8   :   16 4     16 9   168   7.   M F CO NT RO L L E A RC H I T E CT U RE     Fig u r 2   illu s tr ate s   th co r ar ch itect u r o f   SISO  MFA   co n tr o ller .   Used   as  k ey   co m p o n en t,  m u ltil a y er   p er ce p tr o n   n eu r al  n et w o r k   co n s i s ts   o f   o n in p u t   lay er ,   o n h id d en   la y er   w it h   n eu r o n s ,   an d   o n o u tp u t la y er   w ith   o n n e u r o n .           Fig u r 2 .   A r ch itectu r o f   SI SO M F A   co n tr o ller .       W ith in   th n e u r al  n e t w o r k   t h e r is   g r o u p   o f   w ei g h ti n g   f ac to r s   ( w ij   an d   h i)   th at  ca n   b u p d ated   as   n ee d ed   to   v ar y   th b eh a v io r   o f   th co n tr o ller .   T h alg o r ith m   f o r   u p d atin g   t h w ei g h ti n g   f ac to r s   is   b ased   o n   th g o al  o f   m i n i m izi n g   t h er r o r   b et w ee n   t h s etp o i n a n d   p r o ce s s   v ar iab le.   Si n ce   t h is   e f f o r is   t h s a m e   as  t h e   co n tr o o b j ec tiv e,   th ad ap tatio n   o f   th w ei g h tin g   f ac to r s   ca n   ass i s t h co n tr o ller   in   m i n i m izi n g   t h er r o r   w h il e   p r o ce s s   d y n a m ic s   ar c h an g i n g .   I n   ad d itio n ,   t h ar ti f icial   n e u r al  n et w o r k   b ased   M F A   co n t r o ller   " r em e m b er s "   p o r tio n   o f   th e   p r o ce s s   d ata  p r o v id in g   v a lu ab le  i n f o r m atio n   f o r   th p r o ce s s   d y n a m ics.  I n   co m p ar i s o n ,   d i g ital   v er s io n   o f   th P I co n tr o ller   r e m e m b er s   o n l y   t h c u r r en a n d   p r ev io u s   t w o   s a m p le s .   I n   t h is   r e g ar d ,   P I h as  al m o s n o   m e m o r y   an d   MF A   p o s s ess es t h m e m o r y   th a t is e s s e n tial to   " s m ar t"   co n tr o ller .   [ 3 ]   A   co n ce p t u al  f o r m u la  o f   an   SISO  MF A   co n tr o ller   is   g i v en   i n   th E q u atio n   1 :     U( t) = f ( e( t) ,   K t )                   ( 1 )     W h er is   t h MF A   co n tr o ll er   Gain   . T h w e ig h ti n g   f ac to r s   o f   t h MF A   co n tr o ller   ar u p d ated   at   ev er y   ca lcu latio n   c y c le  u s i n g   lear n in g   alg o r ith m   s o   as  to   p r o d u ce   th co r r ec o u tp u U( t)   to   m i n i m ize  th er r o r   e( t) .   T h ac tu al  alg o r ith m   g o v er n i n g   th i n p u t - o u tp u o f   th SISO  MF A   co n tr o ller   co n s is t s   o f   th e   f o llo w i n g   d if f er e n ce   E q u atio n s :       ( ) =  = 1 ( )   ( ) + 1               ( 2 )                     ( 3 )       o ( n ) = h j N j = 1 ( n ) q j ( n ) +   1       ( 4 )     v ( t ) =   K c [ o ( t ) +   e ( t ) ] ,                 ( 5 )     W h er n   d en o tes  th n   th   iter ati o n ,   o ( t)   is   th co n tin u es  f u n ctio n   o f   o ( n ) v ( t)   is   th o u tp u o f   th Mo d el - F r ee   A d ap ti v co n tr o ller ,   Kc>   0 ,   co n tr o ller   g ai n ,   is   a   p ar a m e ter   u s ed   to   ad j u s th m a g n it u d o f   th e   co n tr o ller   o u tp u t T h is   p ar a m eter   i s   u s e f u to   f i n t u n e   t h co n tr o ller   p er f o r m an ce   o r   k ee p   t h e   s y s te m   w i th in   a   s tab le   r an g e.   P lease  r ef er   to   F ig u r 2   f o r   th ar ch itect u r o f   SISO   MF A   an d   its   r elate d   p ar a m eter s   an d   v ar iab le.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       O ve r view o f Mo d el  F r ee   A d a p tive  ( MFA )   C o n tr o l Tec h n o lo g y   ( A l S ma d i Ta kia ld d in )   169   An   o n li n lear n i n g   alg o r it h m   i s   u s ed   to   co n ti n u o u s l y   u p d ate  th v al u es  o f   th w ei g h ti n g   f ac to r s   o f   th e   MF A   co n tr o ller   as f o llo w s :               ( 6 )                     ( 7 )     T h ey   ar to w ar d s   th g o al  o f   m i n i m izin g   e( t) ,   w h ich   is   th d if f er en ce   b et w ee n   th e   s et  p o in t   an d   p r o ce s s   v ar iab le.       8.   M F VE RSUS O T H E CO NT RO L   M E T H O DS C O M P ARIS O N   Sh o w n   i n   T ab le  1   p r o v id es  co m p ar is o n   o f   P I D,   Mo d el  P r ed ictiv C o n tr o ( MP C ) ,   R o b u s co n tr o l   d esig n   m eth o d ,   Mo d el - b ased   A d ap tiv e   co n tr o l,  a n d   Mo d el - Fre A d ap tiv ( MF A )   co n tr o l.  I t c an   b co n clu d ed   th at  M F A   co m b i n es  th m er it s   o f   all  o f   th e s co n tr o m et h o d s   an d   is   t h b est   ca n d id ate  to   b t h n e x g e n er atio n   o f   m ai n s t r ea m   p r o ce s s   co n tr o l ler .       T ab le  1 .   C o m p ar is o n   o f   C o n tr o l M eth o d s   C o mp a r e d   I t e m   P I D   M o d e l   P r e d i c t i v e   R o b u st   C o n t r o l   M o d e l - b a se d   A d a p t i v e   M o d e l - F r e e   A d a p t i v e   G e n e r a l   P u r p o se   Y   N   N   N   Y   A d a p t i v e   C a p a b i l i t y   N   N   N   Y   Y   N o   p r o c e ss mo d e l   Y   N   N   N   Y   N o   i d e n t i f i c a t i o n   Y   Y   Y   N   Y   N o   c o n t r o l l e r   d e si g n   Y   N   N   N   Y   N o   c o n t r o l l e r   man u a l   t u n i n g   N   Y   Y   Y   Y   S t a b i l i t y   c r i t e r i a   a v a i l a b l e   Y   Y / N   Y   Y / N   Y   Ea sy   t o   u se   a n d   ma i n t a i n   N   N   N   N   Y   C a n d i d a t e   f o r   n e x t   g e n e r a t i o n   m a i n st r e a m c o n t r o l l e r   N   N   N   N   Y       9.   CO NCLU SI O N.   MF A   is   n eith er   m o d el - b ased   n o r   r u le - b ased .   I ca n   b s aid   th at  it  is   a n   in f o r m a tio n - b as ed   co n tr o m et h o d .   I f   th ar g u m e n is   m ad th at  th p r o ce s s   in f o r m ati o n   u s ed   is   eq u i v ale n to   p r o ce s s   m o d el,   th at ' s   p er f ec tl y   ac ce p tab le.   T h k e y   to   th is   ap p r o ac h   is   t h at   w f o cu s   o n   d eli v er in g   s i m p le,   ad a p tiv e,   an d   e f f ec ti v e   s o lu tio n .   User s   ca n   s i m p l y   s e lect  th ap p r o p r iate  MF A ,   co n f ig u r it s   p ar a m eter s ,   la u n ch   th co n tr o ller ,   an d   r ea p   th b en ef it s .   W ith   t h p r o p er   ap p r o ac h ,   n o   m a n u al  tu n i n g   an d   m a in te n a n ce   is   r eq u ir ed .       RE F E R E NC E S   [1 ]   A li ,   Ha id e r,   e a l.   " I m p le m e n tatio n   &   Co m p a ra ti v e   A n a l y sis  o f   1 0 ,   1 8   &   2 4   L e v e Dio d e   Clam p e d   In v e rters   Us in g   T ru st Reg io n   Do g   L e g   M e th o d . Circ u it s a n d   S y ste ms   6 . 0 3   ( 2 0 1 5 ) 7 0 .   [2 ]   G e o rg e   S h u - X i n g   Ch e n g ,   M F A   in   Co n tr o w it h   Cy b o Co n ,   F if th   Ed it i o n ,   Cy b o so f t,   Ge n e ra Cy b e rn a ti o n   Gr o u p 2 0 0 7 .   [3 ]   G e o rg e   S h u - X in g   Ch e n g ,   M o d e l   F re e   A d a p ti v e   (M F A Co n tro l,   IEE   Co mp u ti n g   a n d   Co n tro l   En g in e e rin g ,   J u n e ,   Ju ly   2 0 0 4 .   [4 ]   G e o rg e   Ch e n g   a n d   Qia n g   W a n g ,   M o d e F re e   A d a p ti v e   Co n tro l   o f   Ev a p o ra to rs,  IEE Dig it a l   L i b ra ry ,   A u g u st,   S e p tem b e 2 0 0 5 .   [5 ]   V a n c e   J.   V a n Do re n ,   A n   Ov e rv iew   o f   Co m m e rc ial  Tec h n iq u e f o r   A d a p ti v e   Co n tr o l,   IEE   Co m p u t i n g   a n d   Co n tro l   En g i n e e rin g ,   Ju n e ,   Ju ly   2 0 0 4 .   [6 ]   Ch e n g ,   G e o rg e   S h u - X i n g ,   S tev e n   L .   M u lk e y .   " M o d e l - f re e   a d a p ti v e   (M F A o p ti m iza ti o n " .   U.S .   P a te n t   No .   7 , 4 1 5 , 4 4 6 .   1 9   A u g .   2 0 0 8 .   [7 ]   X u ,   A id o n g ,   Ya n g b o   Zh e n g ,   Ha ib in   Yu .   " Res e a rc h   o n   th e   a p p li c a ti o n   o f   mo d e fre e   a d a p ti v e   ( M FA c o n tr o i n   g a s   tu rb i n e . "   El e c tro n ic  M e a su re m e n &   In stru m e n ts,  2 0 0 9 .   ICEM I' 0 9 .   9 th   I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n .   I EE E,   2 0 0 9 .   [8 ]   Bu ,   X u - H u i,   Zh o n g - S h e n g   Ho u ,   a n d   S h a n g - T a Jin .   " T h e   ro b u st n e ss   o f   m o d e l - f r e e   a d a p ti v e   c o n tro w it h   d istu r b a n c e   su p p re ss io n . "   Co n tro l   T h e o ry   &   Ap p li c a ti o n s   2 8 . 3   ( 2 0 1 1 ):   3 5 8 - 3 6 2 .   [9 ]   W a n g ,   Jin g ,   e a l.   " M o d e l   f re e   a d a p ti v e   c o n tr o a n d   p a ra m e t e tu n i n g   b a se d   o n   se c o n d   o rd e u n iv e rsa m o d e l. "   J o u rn a l   o Ce n tr a S o u th   U n ive rs it y   ( S c ie n c e   a n d   T e c h n o l o g y )   4 3 . 5   ( 2 0 1 2 ):   1 7 9 5 - 1 8 0 2 .   [1 0 ]   A S m a d i,   T a k iald d in ,   F a ro u q   M .   A T a w e e l,   a n d   A l - Kh a w a ld e h   Ig ried .   " Esti m a ti o n   a n d   D e sig n   T e c h n iq u e f o A d a p ti v e   De lt a   M o d u lati o n   Us i n g   Ota s."   [1 1 ]   A S m a d i,   T a k i a ld d in   A .   " De si g n   a n d   im p lem e n tatio n   o f   d o u b le   b a se   in teg e e n c o d e o f   term   m e tri c a to   d irec t   b in a ry . "   J o u rn a o S ig n a l   a n d   I n f o rm a ti o n   Pr o c e ss in g   4 . 0 4   ( 2 0 1 3 ):   3 7 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.