Adaptif ters kontrol
Adaptive inverse control
- Tez No: 127097
- Danışmanlar: PROF. DR. NAFİZ AYDIN HIZAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
ÖZET Kontrol edilecek dinamik sistem ve yapısal bozucuların dinamikleri hakkında her zaman hassas bir ön bilgiye sahip olunmaz. Bazı kontrol uygulamalarında ise sistem dinamikleri bilinmeyen bir biçimde zamanla değişen karakterde olabilir. Bu tip dinamik sistemlerin, dinamik sistem karakteristikleri hakkında detaylı bilgiye gereksinim duyan konvansiyonel kontrol sistemleri ile hassas bir dinamik kontrolünün gerçekleştirilmesi mümkün olmamaktadır. Aynı şartlar altında, sistem dinamiklerinin değişimlerine paralel olarak adapte olabilen bir kontrolör içeren adaptif ters kontrol (ATK) sistemi kullanılarak yapısı sabit olan konvansiyonel kontrol sistemlerine kıyasla çok daha iyi sonuçlar elde edilebilmektedir. Ayarlanabilir parametreler ve bu parametrelerin adaptasyonunda kullanılan bir mekanizma içeren ATK sistemleri, ilk kez Widrow ve çalışma arkadaşları tarafından önerilen bir adaptif kontrol metodudur. ATK, bir FIR filtre kullanılarak elde edilen dinamik sistem ters modelinin, dinamik sistem ile seri bağlı olan kontrolörün transfer karakteristiklerini belirlediği bir açık çevrim kontroldür. Dinamik sistemin transfer fonksiyonunun tersine sahip kontrolörün üreteceği sinyal ile dinamik sistemin kumanda edilmesi, sistem dinamiklerinin kusursuz biçimde yok edilmesi ile sonuçlanacak şekilde toplam sistem transfer fonksiyonunu bir olmaya zorlayacaktır. Açık çevrimli ATK sistemi, bozucu yok etme bloğunu içerecek şekilde modifıye edilerek iç model kontrol şemasına dayalı kapalı çevrimli ATK sistemi elde edilmektedir. Bozucu kestirimini fıltreleyerek, kontrolör çıkışma beslenecek olan bozucu yok etme sinyalini üreten bir alt sistemi içeren bu konfigurasyon ile servo kontrole paralel olarak etkin biçimde dinamik sistemin yapısal bozucuları bastırılabilmektedir. Bu çalışmada, sırası ile kararsız lineer bir sistem ve farklı karakterde bozucuya maruz kalan lineer uçak modeli test platformu olarak seçilmiştir. ATK sisteminin performansı Matlab programında gerçekleştirilen simulasyonlar ile incelenmektedir. Durağan veya örnekleme periyodu ile kıyaslandığında yavaş değişen dinamik sistemler, adaptif ters kontrol sistemi ile etkin biçimde kontrol edilebilmektedir. İlk olarak kararsız dinamik sistemin adaptif ters kontrolü üzerinde çalışılmıştır. Orantı geri besleme ile stabilize edilen kararsız dinamik sistem üzerinde fıltered-X LMS algoritmasını kullanan online ATK sisteminin performansı incelenmiştir. Direkt ve ters modelleme prosesleri için uygun yakınsama faktörü ve ağırlık vektörü uzunluklarının seçilmesi halinde bu tip ATK konfıgurasyonunun çok iyi sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerde yakınsama faktörü ve ağırlık vektörü uzunluğu gibi kontrol parametrelerinin farklı değerleri için ATK sisteminin sürekli rejim cevapları karşılaştırılarak bu kontrol parametrelerinin adaptasyon prosesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yakınsama faktörünün kararlılık şartının sağlayacak biçimde belirli seviyeye kadar arttırılması halinde ATK sisteminin yakınsama zamanının azaldığı ve dinamik cevabı yükselme zamanının kısaldığı belirlenmiştir. Diğer kontrol parametreleri sabit tutularak ağırlık vektörü uzunluğunun arttırılması halinde iseyakınsama faktörünün yarattığı etkinin tersine adaptasyon süreci uzamış ve ATK sisteminin dinamik cevabı kötüleşmiştir. Model referans ters modelleme prosesinin kullanımı ile ters model elde ederek ATK sisteminin performansı iyileştirilebileceği gösterilmiştir. İç model kontrol şemasına dayalı ATK sistemi farklı karakterde bozuculara maruz kalan lineer uçak modeli üzerinde test edilerek geri besleme çevriminin bozucuyu bastırma kapasitesi incelenmiştir. ATK ile basamak cevabında çok büyük aşma gösteren ve osilasyonlar yapan yunuslama hızı çıkışının aşma olmadan çok düşük bir hata ile komut sinyalini izlemesi sağlanmıştır. ATK ile basamak, rampa ve rastgele değişen karakterde bozculardan birinin mevcut olduğu durumlarda dahi hassas bir dinamik kontrol gerçeklenmiştir. Adaptasyon hızına bağlı olmadan herhangi bir anda bozucu kestirimini veren direkt model mevcut olacağından, bozucu yok etme sinyali geri beslemesinin aktif hale getirilmesi ile etkin biçimde dinamik sisteme etkiyen bozucu yok edilmektedir. xı
Özet (Çeviri)
ADAPTIVE INVERSE CONTROL SUMMARY When the characteristics of dynamic system to be controlled (plant) and its internal disturbance are time variable in an unknown way, it will be impossible to achieve control objectives with a conventional control system that requires precise information about plant characteristics. Only an adaptive system that can develop a controller varying with the plant allows effective control under the same operating conditions since a system with fixed parameters cannot cope with the changes in the plant characteristics versus time. Adaptive inverse control (AIC) system using a controller with adjustable parameters and a mechanism for adjusting these parameters is an adaptive control methodology proposed by Widrow and his coworkers. Basic idea of AIC is to obtain the inverse model of a plant adaptively by using a FIR (Finite Impulse Response) filter and copy this inverse model to the controller position whicih is connected cascade with the plant. Driving the plant with a signal from a controller whose transfer function is the inverse of that of the plant itself will force the overall system transfer function to be unity resulting with perfect cancellation of plant dynamics which is termed as a“deconvolution”. AIC system based on internal model control (IMC) can be used for disturbance cancellation in conjuction with servo control. This type of configuration includes a disturbance cancellation subsystem, which processes the disturbance estimate in a feedback loop to drive the plant to keep its output follow the command signal. The objective of this work is to apply AIC techniques to control problems concerning unstable plants and plants with disturbances. The simulations performed using Matlab in this thesis, for both unstable plant and plant subject to disturbance indicates that any linear dynamic system, that is stationary or very slowly time varying in terms of thier sampling periods, can be effectively controlled with AIC system. First, an AIC of an unstable disturbance-free plant is studied. The performance of online AIC system with filtered-x 1ms algorithm is evaluated using an unstable plant stabilized with proportional feedback and it is shown that the performance of this kind of AIC configuration can be made superior by choosing adequate convergence constant and weight vector lengths for direct and inverse plant modeler. Steady state responses of the AIC system for different values of control parameters are compared in order to investigate the effects of control parameters such as convergence constant and weight vector length on the adaptation process. It is found that increasing the convergence constant improves the rise time of the AIC system Xlldynamic response and decreases the convergence time in case of choosing a convergence constant within the stability range. On the other hand, increasing the weight vector length for fixed convergence constant values and total iteration number results with a long convergence time and deteriorated adaptive dynamic response which is reciprocal of the effect that the increased convergence constant lead. It is also shown that the performance of the AIC system can be improved by obtaining the inverse model through a model reference inverse modeling process. Consequently, the AIC system based on internal model control scheme (IMC) is tested on the linear aircraft model subject to different types of disturbances to determine the disturbance attenuation capacity of feedback loop. AIC system including disturbance cancellation feedback loop attenuates step, ramp and random type disturbances at each runs and makes pitch rate output which exhibits an overshot and oscillations under normal conditions track the command input with a very low error. This results show that any type of disturbance on the plant output is counteracted immediateley as the disturbance cancellation feedback loop is turned on, due to the existence of the plant model at any time giving the disturbance estimate regardless of the adaptation speed. Xlll
Benzer Tezler
- Adaptive inverse optimal controller design for non-affine nonlinear systems using machine learning techniques
makine öğrenmesi teknikleri kullanarak doğrusal ve afin olmayan sistemler için adaptif ters optimal kontrolör tasarımı
MUHAMMET EMRE SANCI
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLAY ÖKE GÜNEL
- Fuzzy-nöral ve yapay sinir ağları ile lineer olmayan sistemlerin modellenmesi ve kontrolü
Modelling and control of nonlinear systems with fuzzy-neural and neural networks
AYŞEGÜL UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP DEMİR
- Adaptif bulanık mantık yöntemiyle ters sarkaç kontrolu
Control of an inverted pendulum by an adaptive fuzzy logic technique
ÖZGÜR ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. VEYSEL SİLİNDİR
- Robot kolunun adaptif kontrolu ve simülasyonu
Adaptive control and simulation of robot manipulators
SUNA MUTLU DÜZ
- Nümerik tabu arama algoritması
Numeric tabu search algorithm
AHMET KAPLAN
Doktora
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ŞABAN ÖZER
DOÇ. DR. ŞEREF SAĞIROĞLU