An efficient implementation of online model predictive control with practical industrial applications
Çevrimiçi model öngörülü kontrolün pratik endüstriyel uygulamalarıyla etkili bir uygulaması
- Tez No: 688140
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Endüstriyel uygulamalarda modern kontrol algoritmalarının uygulanma talebi hiç olmadığı kadar fazladır. Modern kontrol metotlarından biri olan Model Öngörülü Kontrole(MPC), gömülü platformların hesaplama kabiliyetlerindeki artış ve klasik kontrol metotları üzerinde içermiş olduğu yeteneklerden ötürü son yıllarda servo ve endüstriyel uygulamalarında ilgi artmıştır. Sayısal MPC algoritması, her bir hesap adımında belirlenen öngörü penceresinde sistemdeki kısıtları da sağlayacak şekilde optimal kontrol girdisini üretmektedir. Optimizasyon tabanlı yapısı, sistemler için ek isteklerin örneğin; enerji verimliliği veya kontrol işaretinin kalitesi, eklenmesinde daha fazla esneklik sağlamaktadır. Çevrimiçi MPC'nin en büyük dezavantajı olan her bir hesap adımında kısıtlı optimizasyon problemini çözmek çok fazla işlem gereksinimine ihtiyaç duymaktadır. Bu tezde, çevrimiçi model öngörülü kontrolün yüksek örnekleme frekanslarında uygulanabilirliğini gösterdik ve pratik uygulamalar için öneriler sunduk. Mevcut ikili aktif küme metodunu matris güncelleme adımında bilinen iki matris metotlarıyla değiştirerek performansı çalışma hızı bakımından artırdığımızı gösterdik. Ayrıca, doğrusal olmayan kısıtlamalar için hız ve doğruluğu da dikkate alarak doğrusal yaklaşımlar gerçekleştirdik. Önerilen yaklaşım hem PIL simülasyonu hem de deneysel testlerle başarılı bir şekilde doğrulandı. Buna ek olarak, uyarlamamızın hem çalışma hızı hem de az hafıza kullanımı bakımından uygulanabilirliğini onaylamak için PIL simülasyonu ve deneysel testler hareket kontrol uygulamalarında çokça kullanılan iki farklı işlemciler ile gerçekleştirildi.
Özet (Çeviri)
The demand to utilize modern control algorithms for industrial applications is much more intensive. Model-predictive-controller (MPC), which is one of the modern optimal control policies, has gained more attention in servo drive and other industrial applications in recent years due to increased computational capabilities of embedded platforms and evident control performance benefits compared to more classical control methods. A digital MPC algorithm at each sampling instant produces the optimal control input sequence for a given prediction horizon while also guaranteeing that input and state-trajectories do not violate some set of constraints. Its optimization based capability brings more flexibility to include the additional requirements such as energy efficiency, quality of the systems' control input. Solving constraint optimization problems in each step requires excessive computational complexity and burden, which is the main drawback of online MPC over classical methods. In this thesis, we demonstrate the feasibility of online MPC in high sample frequency applications and provide some suggestions for practical implementation. We implemented the existing dual active set solver by replacing two common methods in the matrix update step to increase the performance in terms of execution speed. We also provide the linear approximation for the nonlinear constraints by taking the tradeoff between accuracy and speed into account. The proposed structure is successfully verified via both PIL simulation and experimental testing. In addition, two different processors, which are commonly used in motion control applications, perform the PIL simulation and experimental testing separately to certify the feasibility of our implementation in terms of execution speed and using minimal memory space.
Benzer Tezler
- Hibrit elektrikli bir kamyon için bulanık mantık tabanlı enerji yönetim sistemi algoritmalarının geliştirilmesi
Development of fuzzy logic based energy management system algorithms for hybrid electric truck
HAZAL SÖLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT YILMAZ
- Design of an intelligent boost pressure controller for a series sequential turbocharged diesel engine
Seri bağlı aşırı doldurma sistemine sahip dizel motorlar için akıllı manifold basıncı kontrolcüsü tasarımı
MUSTAFA ENGİN EMEKLİ
Doktora
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ
- Computer-aided exergy and energy analysis of the vacuum distillation unit
Vakum distilasyon ünitesinin bilgisayar destekli ekserji ve enerji analizi
SENA KURBAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN
- Design and implementation of a torque-based predictive steering assistance for human-centered and safe automated driving
İnsan-merkezli ve güvenli otomatik sürüş için tork tabanlı öngörümlü direksiyon yardımcı sisteminin tasarımı ve gerçeklenmesi
ZİYA ERCAN
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Elektrikli taşıt uygulamaları için dahili mıknatıslı senkron motorlarda model öngörülü tork kontrol stratejileri
Model predictive torque control strategies in interior permanent magnet synchronous motor for electric vehicle applications
UĞUR UFUK KÖRPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÖKDAĞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MİKAİL KOÇ