Control of rotary inverted pendulum system with learning feedback linearization based stable robust adaptive controller
Öğrenen geri beslemeli doğrusallaştırma tabanlı kararlı gürbüz uyarlanır denetleyici ile dönel ters sarkaç sisteminin kontrolü
- Tez No: 611832
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SAVAŞ ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Bu tez, öğrenen geri beslemeli doğrusallaştırma (ÖGD) tabanlı kararlı, gürbüz, uyarlanır bir kontrolör tasarımını bir dönel ters sarkaç (DTS) sistemi için sunmaktadır. Önerilen uyarlanır kontrolör algoritması bir doğrusal kontrolör modeline ve bir doğrusal olmayan özyinelemeli kayan-ortalama (DÖKO) tabanlı ÖGD ile elde edilen geri beslemeli doğrusallaştırılmış sistem modeline dayanmaktadır. Önerilen algoritma 3 aşamadan oluşmaktadır; i) DÖKO tabanlı ÖGD, bir yapay sinir ağı (YSA) yardımıyla doğrusal olmayan sistem için bir geri beslemeli doğrusallaştırılmış model elde etmede kullanılması, ii) DÖKO-ÖGD tabanlı sistemin bir özyinelemeli kayan ortalama (ÖKO) sistem modeli ile tanılanabilmesi ve iii) Schur kararlılık koşullarını sağlayan kapalı çevrim kontrol sistemini ÖKO sistem ve kontrolör modelleri tarafından oluşturulması. Bir kere YSA'nın eğitim aşaması yerine getirildiğinde, geri beslemeli doğrusallaştırılmış doğrusal olmayan sistem, doğrusal olmayan sistemin ve onun öğrenilmiş ÖGD bloğunun bir kombinasyonunu içeren bir ÖKO modeli olarak tanılanmaktadır. Önerilen kararlı, gürbüz, uyarlanır kontrol algoritması hem sistemin hem de tüm kapalı çevrim sistem için Schur kararlılık koşullarını sağlayan ÖKO modelleri aracılığıyla uygulanmaktadır. Hem doğrusallaştırılmış sistem modelinin hem de tüm kapalı çevrim sistemin gürbüzlük özellikleri için, sırasıyla doğrusallaştırılmış doğrusal olmayan sistemin tanılama hatası ve izleme hatası olarak tanımlanan 𝜀-duyarsızlık kayıp fonksiyonu ℓ1,𝜀(⋅,⋅) çalıştırılmaktadır. Sonuçta, önerilen ÖGD tabanlı kararlı, uyarlanır kontrolör DTS modeline ve fiziksel sistemine uygulanmaktadır. Önerilen kontrolörün performansı Oransal-Türev kontrolörle izleme hatası için ortalama karesel hata cinsinden karşılaştırılır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a learning feedback linearization (LFL) based stable robust adaptive controller design for a rotary inverted pendulum (ROTPEN) plant. The proposed adaptive controller design algorithm is based on a linear controller model and a feedback linearized plant model obtained from a nonlinear auto-regressive moving-average (NARMA) based LFL. The proposed algorithm is achieved by three progressive stages as follows; i) NARMA based LFL is used to obtain a feedback linearized model for a nonlinear plant by using the artificial neural network (ANN), ii) the NARMA-LFL based plant might be identified as an auto-regressive moving average (ARMA) plant model, and iii) the closed-loop control system providing Schur stability conditions is constituted by both ARMA plant and controller models. Once the training phase of ANN is fulfilled, the feedback linearized nonlinear plant might be identified as the ARMA model including the combination of the nonlinear plant and it's learned LFL block. The proposed stable robust adaptive control algorithm is implemented via the ARMA models of both the plant and the controller provided the Schur stability conditions for the overall closed-loop system. Robustness properties of both the linearized plant model and the overall closed-loop system are employed with the 𝜀-insensitive loss function ℓ1,𝜀(⋅,⋅) defined as the identification error of the linearized nonlinear plant and the tracking error, respectively. In conclusion, the proposed LFL-based-stable-adaptive-controller is applied for ROTPEN model and its physical experimental setup. The performance of the proposed controller is compared with the Proportional-Derivative controller in terms of mean square error for tracking error.
Benzer Tezler
- İki ayaklı yürüyen robot tasarımı ve prototip imalatı
Design and contruction of 12 dof biped robot
ALPER GERÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ
YRD. DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- İç içe geçmiş kayan kipli kontrol yöntemi kullanarak döner ters sarkaç sisteminin kontrolü
Control of rotary inverted pendulum system by using coupled sliding mode control method
VASIF EMRE KÖTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÖZCAN
- Mekatronik sistemler için yenilikçi öz-ayarlamalı hız gözlemcisi ve gürbüz denetleyici tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of novel self-tuning velocity observer and robust controller for mechatronic systems
HAZİN İNCİ
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN SAVRAN
- Anti swing up control of a single, double and triple link rotary inverted pendulum with nonlinear friction models
Doğrusal olmayan sürtünme modelleriyle tek, çift ve üç bağlı dönel ters sarkacın salınım önleyici kontrolü
ZIED BEN HAZEM
Doktora
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER BİNGÜL
- Hiyerarşik kayan kip kontrolün ters sarkaç sistemlerine uygulanması
Application of hierarchical sliding mode control to inverted pendulum systems
YUSUF ALTUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN DEMİRTAŞ