DC motorlarda model öngörülü kontrol temelli hız kontrolü
Model predictive control based speed control in DC motors
- Tez No: 826585
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MENEKŞE AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Haliç Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Araştırmadaki temel amaç sistemlerin kontrol aşamasındaki verimliliği arttırabilmek için kullanılan, kontrol stratejilerinin en yeni ve gelişmiş geri beslemeli kontrol algoritması olan Model Öngörülü Kontrol (MÖK) ve Kalman Filtresi ile sürecin gelecekteki davranışları hakkında gerçeğe en yakın tahminde bulunarak DC motorun hız kontrolünü gerçekleştirmektir. Model Öngörülü Kontrol, model tabanlı bir denetleyici olup, sistemin doğrudan modelini kullanarak sistemin gelecekti davranışını öngörmekte ve belirli bir amaç ölçütünü optimize edecek şekilde sistemin gelecekteki kontrol işaretini hesaplamaktadır. Yüksek performanslı kontrol sistemleri üretebilme ve kısıtları ele alabilme yeteneğine sahip MÖK ile tahmin modelinin geliştirilmesinde kullanılan ve hesaplama verimliliğine sahip Kalman Filtresi uyumlu şekilde çalışabilirler. Kalman Filtresi, MÖK'ün performansını arttırmak ve daha doğru kontrol kararları vermek için kullanılabilecek güçlü bir araçtır. Sistemin mevcut ve gelecek durumları hakkında bilgi sağladığından, MÖK'ün tahminlerini geliştirmek ve sistemin gerçek durumları hakkında daha doğru bilgilere sahip olmak için Kalman Filtresi ve MÖK birlikte kullanılır. Özelleştirilmiş bir Model Öngörülü Kontrol yöntemi olan Sonlu Kontrol Setli Model Öngörülü Kontrol (SKS-MÖK) ve Kalman filtresi gibi gelişmiş algoritmaların kullanılması ile yüksek performans elde edilebilir. Bu algoritmalar, gerçek zamanlı sistemlerde karşılaşılan belirsizlikleri ve gürültüyü azaltarak doğru sonuçlar elde edilmesine olanak sağlar. Bu tez çalışmasında MÖK ve Kalman Filtresi kullanarak Kalıcı Mıknatıslı Doğru Akım Motorun hız kontrolü simülasyonu MATLAB Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada DC motoru sürmek için H-köprü bağlantılı DC-DC dönüştürücü kullanılmıştır. Bu dönüştürücünün anahtarlama durumlarının kontrolünü SKS-MÖK sağlamaktadır. Bu nedenle çalışmada anahtarlama durumunu seçmek için SKS-MÖK'te hız tabanlı maliyet fonksiyonu seçilmiştir. Bu denetleyicide kullanılmak üzere anlık armatür akımı, Kalman Filtresiyle kestirilmiştir. Ayrıca armatür akımının yanı sıra motor hızı ve yük momenti kestirimi de sağlanarak yük değişimine daha duyarlı bir kestirim yapılabilmiştir. Bu çalışma ile SKS-MÖK ve Kalman Filtresi gibi gelişmiş algoritmaların DC motor kontrolü için yüksek performans elde edilebileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The main objective of the research is to realize the speed control of a DC motor by making the closest prediction about the future behavior of the process with Model Predictive Control (MPC) and Kalman Filter, which is the most recent and advanced feedback control algorithm of the control strategies used to increase the efficiency in the control phase of the systems. Model Predictive Control is a model-based controller that predicts the future behavior of the system using a direct model of the system and calculates the future control signal of the system to optimize a given objective criterion. MPC, which is capable of generating high-performance control systems and handling constraints, and the computationally efficient Kalman Filter, which is used in the development of the prediction model, can work in harmony. The Kalman Filter is a powerful tool that can be used to improve the performance of MPC and make more accurate control decisions. Since it provides information about the current and future states of the system, the Kalman Filter and MPC are used together to improve the predictions of the MPC and to have more accurate information about the actual states of the system. High performance can be achieved by using advanced algorithms such as Finite Set Control Model Predictive Control, a specialized Model Predictive Control method, and the Kalman filter. These algorithms reduce the uncertainties and noise encountered in real-time systems and provide accurate results. In this thesis, the speed control simulation of a Permanent Magnet Direct Current Motor using MPC and Kalman Filter is realized in MATLAB Simulink environment. In this study, a DC-DC converter with H-bridge connection is used to drive the DC motor. FCS-MPC provides the control of the switching states of this converter. For this reason, a rate-based cost function in FCS-MPC is selected to select the switching state. To be used in this controller, the instantaneous armature current is estimated by Kalman Filter. In addition to the armature current, motor speed and load torque estimation are also provided to obtain a more sensitive estimation to the load variation. This study shows that advanced algorithms such as FCS-MPC and Kalman Filter can achieve high performance for DC motor control.
Benzer Tezler
- Design and comparison of controller performance on four mecanum wheeled mobile robot
Çok yönlü hareket edebilen mobil robotta denetleyici tasarımı ve performans kıyaslaması
DOĞUKAN TAHA TAYFUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN KURAL
- Elektrikli tekerlekli sandalyenin ayrık zaman model öngörülü kontrolü ve uygulaması
Discrete time model predictive control and simulation of electric powered wheelchair
SELİM İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN ÖZDEMİR
- Metal yüzeylerde duvar tırmanışı için iki tekerlekli diferansiyel sürüşlü gezgin robot tasarımı, benzetimi ve kontrolü
Design simulation and control of a two wheel differential drive mobile robot for wall climbing on metal surfaces
HÜRCAN SAMET ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CLAUDIA FERNANDA YAŞAR
- Implementation control algorithm for mobile robot based on omnidirectional wheel
Tüm yönlü tekerlek tabanlı mobil robot için denetim algoritması uygulanması
ALİ ÖMER BAYKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN KURAL
- DC motorlarda yapay sinir ağı ile tork kestirimi
Torque estimation with artificial neural network in DC motors
DERYA POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mekatronik MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM YILDIZ