H-infinity mixed-sensitivity optimization for infinite dimensional plants subject to convex constraints
Konveks kısıtlamalara tabi sonsuz boyutlu sistemler için h-ınfinity karışık-hassasiyet optimizasyonu
- Tez No: 732911
- Danışmanlar: PROF. DR. ARMANDO A. RODRIGUEZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Arizona State University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Bu tez, konveks kısıtlamalara tabi doğrusal zamanla değişmeyen (LTI) sonsuz boyutlu sistemler için H-Infinity optimale yakın sonlu-boyutlu denetimci tasarımına odaklanmaktadır. Sonsuz boyutlu (veya dağıtılmış parametreli) sistemler, modelleri kısmi diferansiyel denklemlerin (PDE'ler) ve/veya zaman gecikmelerinin kombinasyonlarını içeren sistemlerdir. Bu tez, bu tür sistemler için, kapalı döngü transfer fonksiyonları üzerindeki konveks kısıtlar altında, H-Infinity karma duyarlılık optimizasyonuna dayalı sistematik bir tasarım metodolojisi sunar: Sonsuz boyutlu sistemin sonlu boyutlu bir yaklaşıklığı elde edilir. Youla-Bongiorno-Jabr-Kucera Q-Parametrizasyonu, tüm kararlaştıran LTI kontrolör setini parametreleştirmek ve Youla Q-Parametresine göre konveks olan ağırlıklı karma duyarlılıklı H-Infinity optimizasyonunu formüle etmek için kullanılır. Kararsız sistemler için de aynı parametreleştirme kullanılabilir, ancak aralarında asal faktörlerin sonlu boyutlu yaklaşımlarının kullanılması gerekir. Q parametresini yaklaşık olarak ifade etmek için sonlu boyutlu (gerçek-rasyonel) kararlı bir baz kullanılır. Bunu yaparak, sonsuz boyutlu konveks optimizasyon problemi, sonlu boyutlu bir parametre uzayı üzerinde bir aramayı içeren sonlu boyutlu bir konveks optimizasyon problemine dönüştürülür. Bu önemli bir aşamadır çünkü (1) konveks kısıtlamalara tabi H-Infinity karma duyarlılık problemleri için analitik yöntemler şu anda mevcut değildir ve (2) bu tür (doğrusal olmayan konveks) optimizasyon problemlerini çözmek için çok verimli iç nokta yöntemleri mevcuttur. Ağırlıklı karma hassasiyetli H-Infinity kontrol sistemi tasarım problemlerini çözmenin yanı sıra, tasarım sürecinde zaman ve frekans alanı isterlerini (örn. kontrol eyleminin tepe değeri, çıkışta aşma, tepe büyüklüğü) doğrudan hesaba katmak için alt gradyan kavramları kullanılır. Bu sayede, geniş bir sonsuz boyutlu sistem sınıfı için sistematik bir kontrol sistemi tasarım metodolojisi sağlanır. Sonuç olarak, önerilen yaklaşım, bir tasarımcının, doğrudan bir tasarım yöntemi olmayan kontrol sistemi tasarım problemlerini çözmesine izin verir.
Özet (Çeviri)
This dissertation focuses on H-Infinity near-optimal finite-dimensional compensator design for linear time invariant (LTI) infinite-dimensional plants subject to convex constraints. Infinite-dimensional (or distributed parameter) systems are systems whose models contain combinations of partial differential equations (PDEs) and/or time delays. This dissertation presents a systematic design methodology for such systems, based on H-Infinity mixed-sensitivity optimization, subject to convex constraints on the closed loop maps: The infinite-dimensional plant is approximated by a finite dimensional approximant. The celebrated the Youla-Bongiorno-Jabr-Kucera Q-Parameterization is used to parameterize the set of all stabilizing LTI controllers and formulate a weighted mixed-sensitivity H-Infinity optimization that is convex in the Youla Q-Parameter. For unstable plants, the same parameterization can be used but the coprime factors need to be approximated by their finite dimensional approximants. A finite-dimensional (real-rational) stable basis is used to approximate the Q-parameter. By so doing, the infinite-dimensional convex optimization problem is transformed to a finite-dimensional convex optimization problem involving a search over a finite-dimensional parameter space. This is significant because (1) analytic methods for problems with H-Infinity mixed-sensitivity objectives subject to convex constraints are currently unavailable and (2) very efficient interior point methods exist to solve such (nonlinear convex) optimization problems. In addition to solving weighted mixed-sensitivity H-Infinity control system design problems, subgradient concepts are used to directly accommodate time and frequency domain specifications (e.g. peak value of control action, overshoot at the output, peak magnitude) in the design process. As such, a systematic control system design methodology is provided for a large class of infinite-dimensional plants. Several illustrative examples for thermal, structural, and aircraft systems are provided. In short, the approach taken permits a designer to address control system design problems for which no direct method exists.
Benzer Tezler
- H-infinity mixed sensitivity optimization for a four axis gimbal platform
Dört eksenli gimbal platformu için H-sonsuz karma hassasiyet optimizasyonu
EZEL YALÇINKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN ÇİFDALÖZ
- Kızaklı sarkaç sisteminin H-sonsuz optimal kontrol yöntemleri ile salınımsız kontrolü
Control of a single pendulum gantry system with H-Infinity optimal conrol methods
BARAN ALİKOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEYLA GÖREN SÜMER
- H-infinity design for an X-29 aircraft
X-29 uçağı için H-infinity kontrol tasarımı
OĞUZHAN ÇİFDALÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiArizona State UniversityKontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARMANDO A. RODRIGUEZ
- İki eksen gimbal sistemleri için gürbüz kontrol yöntemlerinin karşılaştırılması
Comparison of robust control methods for two axis gimbal systems
OĞUZHAN TEZGELEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
- H-infinity based filtering for systems with time delays and application to vehicle tracking
Zaman gecikmeli sistemler için h-sonsuz tabanlı kestirim ve araç takip problemine uygulanması
MEHMET SAMİ EZERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HİTAY ÖZBAY