H-sonsuz denetleyicisi ile gimbal sisteminin kontrolü
Gimbal system control with H-infinity controller
- Tez No: 1016240
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TARIK VELİ MUMCU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, iki eksenli gimbal sistemi için dayanıklı kontrol gereksinimleri ele alınmış ve bu amaçla H∞ tabanlı karışık-duyarlılık yaklaşımıyla denetleyici tasarlanmıştır. Bu tezin temel amacı gimbal sistemlerinde yaygın olarak kullanılan klasik PID denetleyicilerinin, parametrik belirsizlikleri, yüksek frekanslı bozucular ve platform kaynaklı titreşimler altında sergilediği performans sınırlamalarını sistematik biçimde geliştirmek ve gürbüz bir kontrol yapısı sunmaktır. Bu kapsamda, gimbal sisteminin elektriksel motor dinamikleri ile mekanik yük dinamiklerini bütünleşik olarak içeren doğrusal durum uzay modeli oluşturulmuştur. Modelleme sürecinde, sistem yaw ve pitch eksenleri için ayrı ayrı ele alınmıştır. Elde edilen model üzerine, karışık-duyarlılık problemi çerçevesinde uygun performans, kontrol eforu ve gürültü bastırma ağırlık fonksiyonları tanımlanarak artırılmış plant yapısı kurulmuş ve Doyle–Glover–Khargonekar–Francis yöntemi kullanılarak merkezi H∞ denetleyici sentezlenmiştir. Tasarlanan denetleyicinin performansı, MATLAB ortamında gerçekleştirilen benzetim çalışmalarıyla değerlendirilmiş, zaman ve frekans alanında referans izleme, bozucu reddi, kontrol eforu ve kararlılık marjları açısından analiz edilmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar, Ziegler-Nichols ve SIMC/Skogestad yöntemleriyle karşılaştırılmıştır. Analizler H∞ denetleyicinin düşük aşım, yüksek kararlılık marjları ve bozucu etkiler altında etkili bir biçimde daha iyi performans sağladığını göstermektedir. xvi Sonuç olarak bu tez çalışması, H∞ tabanlı kontrol yaklaşımının iki eksenli gimbal sistemlerinde yüksek hassasiyetli ve güvenilir stabilizasyon sağlamak adına etkili bir çözüm sunduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, geliştirilen yöntemin daha yüksek serbestlik dereceli gimbal sistemlerinde ve gerçek zamanlı uygulamalara genişletilebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis addresses robust control requirements for a two-axis gimbal system, and for this purpose, a controller has been designed using an H∞-based mixed-sensitivity approach. The main objective of this thesis is to systematically improve the performance limitations exhibited by classical PID controllers commonly used in gimbal systems under parametric uncertainties, high-frequency disturbances, and platform-induced vibrations, and it presents a robust control structure. Within this scope, a linear state-space model that integrally includes the electrical motor dynamics and mechanical load dynamics of the gimbal system has been developed. During the modeling process, the system was considered separately for the yaw and pitch axes. Based on the obtained model, appropriate performance, control effort, and noise attenuation weighting functions were defined within the framework of the mixed-sensitivity problem, an augmented plant structure was established, and a centralized H∞ controller was synthesized using the Doyle–Glover–Khargonekar–Francis method. The performance of the designed controller was evaluated through simulation studies conducted in the MATLAB environment, and it was analyzed in terms of reference tracking, disturbance rejection, control effort, and stability margins in both time and frequency domains. The results obtained within the scope of the thesis were compared with the Ziegler-Nichols and SIMC/Skogestad methods. The analyses show that the H∞ controller provides better performance in terms of low overshoot, high stability margins, and effective behavior under disturbance effects. As a result, the thesis study demonstrates that the H∞-based control approach offers an effective solution for achieving high-precision and reliable stabilization in two-axis gimbal xviii systems. The obtained findings indicate that the developed method can be extended to gimbal systems with higher degrees of freedom and to real-time applications.
Benzer Tezler
- LQG/LTR, H-infinity and Mu robust controllers design for line of sight stabilization
Bakış hattı stabilizasyonu için LQG/LTR, H-sonsuz ve Mu gürbüz denetleyicilerinin tasarımı
MEHMET BASKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- H-infinity controller design for uncertain multiple-time-delay systems
Çoklu-zaman-gecikmeli belirsiz sistemler için H-sonsuz denetleyici tasarımı
HAKKI ULAŞ ÜNAL
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiElektrik-Elektronik Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTUĞ İFTAR
- Eyleyici gecikmesine bağlı doyumlu ve dayanıklı H sonsuz denetleyiciyle deprem etkisi altıdaki yapısal sistemlerin titreşimlerinin kontrolü
Vibration control of structural systems under earthquake effect using actuator saturated delay dependent and robust H infinity controller
HAKAN YAZICI
Doktora
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
- Genlik doyumlu eyleyicilere sahip sabit kanatlı hava araçları için IQC tabanlı h-sonsuz kontrolör tasarımı
IQC-based h-infinity controller design for fixed wing aircraft having magnitude saturated actuators
ŞÜKRÜ AYYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN YAZICI
- Kalıcı mıknatıslı senkron motorun modellemesi ve kontrolü
Modeling and control of permanent magnet synchronous motor
ÖMER FARUK MİRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL BAYRAKTAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDAL TUNÇER