Linear matrix inequality based robust control for multi degrees of freedom hybrid electromagnetic vibration isolation
Çok serbestlik dereceli melez elektromanyetik titreşim izolasyonu için doğrusal matris eşitsizliği tabanlı gürbüz kontrol
- Tez No: 601885
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KADİR ERKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Kalıcı mıknatıs ve elektromıknatıstan oluşan melez elektromıknatıs tabanlı titreşim izolasyon sistemleri, mekanik temassız titreşim izolasyonu özelliğinden ötürü temiz oda tasarımı, stewart platformu tasarımı, taşımacılık, yarı-iletken imalatı, süspansiyon sistemleri, robotik cerrahi vb. bir çok endüstriyel alanda kullanım potansiyeline sahiptir. Dahası, bir elektromıknatıs sanal bir yay ya da sönüm elemanı gibi davranabilme özelliğine sahiptir. Kalıcı mıknatısları elektromıknatıs yapısında kullanmak ürün hacmini minimize etmek ve ürün yapısını daha kullanışlı hale dönüştürmek gibi bir çok önemli avantajı beraberinde getirmektedir. Dahası, levitasyon için gerekli olan dengeleyici kuvvet de yalnızca kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanabilmektedir. Bu durum şu anlama gelmektedir; kalıcı mıknatısların kullanılmasıyla birlikte farklı bozucu karakteristiklerine karşı minimum enerji tüketimi gerçeklenebilir. Bu özellik sıfır-güç davranışı olarak isimlendirilmektedir. Fakat, bu noktadaki temel sorun manyetik levitasyonun yüksek mertebeden doğrusal olmayan doğasıdır. Doğrusallaştırma işlemi uygulansa bile, elde edilen doğrusal model sistemi kararlılık açısından savunmasız bırakan kararsız kutup veya kutuplara sahip olmaktadır. Geçtiğimiz senelerde, doğrusal matris eşitsizliği tabanlı kontrolcüler kayda değer derecede ilgi görmüş ve bir çok amaca aynı anda hizmet edebilmelerinden ötürü popüler hale gelmiştir. Buna rağmen, hava aralığı, ivme, akım ve voltaj parametrelerini durum olarak kullanan LMI tabanlı H2 tam durum-geribeslemeli kontrolcü ile çalışan, 3-serbestlik dereceli 4-kutuplu melez elektromıknatıs içeren titreşim izolasyon sistemleri ile ilgili bir çalışma yapılmamıştır. Tez kapsamında, mekanik çok-yönlü bozucuların bastırılmasında kullanılan ve Lyapunov matris eşitsizlikleri ile tanımlanan parametreler için konveks bir çözüm kümesi olup olmadığı incelenmiştir. LMI tipi kontrolcüler hem zeminden gelen hem de sistemin doğrudan üzerine uygulanan farklı büyüklük ve frekanstaki bozucuların titreşim izolasyonu, sıfır-güç ve levitasyon üzerindeki etkilerini minimize etmek için kullanılmıştır. Dahası, tez kapsamında kullanılan deney seti, yukarıda belirtilen hedefleri karşılamak için tasarlanmıştır. Deney setinin tasarım parametreleri açık bir şekilde verilmiş ve önerilen kontrolcü yapısının etkinliği deneysel sonuçlar ile desteklenmiştir.
Özet (Çeviri)
Vibration isolation systems based on hybrid electromagnets, consisting of electromagnets and permanent magnets, have potential usage in many industrial fields, such as clean room design, stewart platform design, transportation, semiconductor manufacturing, suspension systems, and robotic surgery etc. due to providing mechanical contact free vibration isolation. Besides, a simple electromagnet has the ability of acting as if it is virtual spring or damping element. Using permanent magnets in the electromagnet structure has some crucial advantages, such as a minimized volume and a more compact structure. Furthermore, the necessary equalizer force for levitation can be generated by only the permanent magnet(s), which means, by using hybrid electromagnets, magnetic levitation can be achieved with considerably low energy consumption against different disturbance characteristics. This property is called zero-power behavior. However, the main problems of magnetic levitation process is that it has highly nonlinear nature. Even if it can be linearized, it has unstable pole(s), which makes the system vulnerable in terms of stability. In recent years, linear matrix inequality-based design of controllers has received considerable attention and become very popular due to their ability to satisfy multi-objective requirements. Yet, LMI based H2 state-feedback controllers, having gap, acceleration, current and voltage values in state-vector, for a 3-DoF vibration isolation stage having 4-pole hybrid electromagnets, have not been investigated so far. In the thesis, it has been studied whether there is a convex solution space for Lyapunov matrix inequalities to deal with multi-directional mechanic disturbances. LMI type of controller is structured to minimize the influence of both ground and direct disturbances varying at different magnitudes and frequencies on vibration isolation, zero-power, and protection of the levitation purposes. Moreover, the experimental setup used in this thesis has been designed to meet aforementioned purposes. The setup's design parameters of the experimental setup are explicitly given and the effectiveness of the proposed method is shown with the experimental results.
Benzer Tezler
- Çok fazlı yükseltici tip dc-dc dönüştürücüler için dışbükey optimizasyon kullanılarak sabit dereceli gürbüz h∞ kontrolcü sentezi
Robust fixed order h∞ controller synthesis using convex optimization for dc-dc multi phase boost converters
RIDVAN KESKİN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN
DR. ERSİN DAŞ
- Genişletilmiş doğrusal matris eşitsizlikleri ile iki yönlü teleoperasyon sistemleri için dayanıklı h-sonsuz kontrolör tasarımı
Robust h-infinity controller design for bilateral teleoperation systems via dilated linear matrix inequalities
BİLAL GÖRMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN YAZICI
- Giriş gecikmeli politopik belirsizlik içeren uçak iniş takımı sistemi için dayanıklı L2 kazançlı kontrolör tasarımı
Robust L2 gain controller design for landing gear system having polytopic uncertainty and input delay
EZGİ ÖZÜLKÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YAZICI
- Improvements in robotic arm control based on computational intelligence and sliding mode control
Sanal gerçeklikle hesaplamalı zeka temelli robot kolu kontrolü
ALI HUSSIEN MARY KINANI
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TOLGAY KARA
- Robust moving horizon hinf control of discrete time state-delayed systems
Dayanıklı model öngörülü hinf kontrol ile ayrık zamanlı durum gecikmeli sistemlerin kontrolü
FATMA YILDIZ TAŞCIKARAOĞLU
Doktora
İngilizce
2013
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM BEKLAN KÜÇÜKDEMİRAL
DR. ŞEREF NACİ ENGİN