Frequency domain control strategies for efficient operation of experimental canal system
Deneysel kanal sisteminin verimli çalışması için frekans alanı tabanlı kontrol stratejileri
- Tez No: 868855
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Bu tez, yenilikçi kontrol metodolojileri aracılığıyla su kayıplarını azaltmayı ve verimliliği artırmayı amaçlayan deneysel kanal sistemlerinin operasyonel yönetimi üzerine ileri bir çalışma sunmaktadır. Sulama kanalı kontrollerinde artan zaman gecikmelerinin ortaya çıkardığı zorlukları ele almaya odaklanan araştırma, yeni bir frekans tabanlı kontrolör geliştirmekte ve uygulamaktadır. Bu çalışmanın merkezinde, gerçek zamanlı deneysel veriler ve parametre tahmini için Yapay Sinir Ağı (YSA) teknikleri ile zenginleştirilmiş veriler aracılığıyla elde edilen kanal sisteminin dinamik modellerinin geliştirilmesi yer almaktadır. Bu yaklaşım, modelin doğruluğunu ve güvenilirliğini sağlayarak kanal sisteminin dinamik davranışına ilişkin değerli bilgiler sunmaktadır. Sistem dinamiklerini analiz etmek ve zaman gecikmelerinin etkisini değerlendirmek için Yüksek Mertebeden Sinüzoidal Giriş Tanımlama Fonksiyonları (YMSGTFler) yöntemi kullanılmıştır. Araştırma, bu yöntemden yararlanarak sistem performansını etkileyen kritik parametreleri tanımlamakta ve etkili kontrol stratejilerinin tasarlanmasına rehberlik etmektedir. Bu araştırmanın önemli bir katkısı, frekans tabanlı kontrolörlerin iki çeşidini geliştirmek için Bernstein polinomlarını kullanan bir kompanzatör tasarımının tanıtılmasıdır. Bu kontrolörler hem çevrimdışı teknikler hem de bir Extremum Arama Kontrol (EAK) algoritması aracılığıyla optimize edilerek karşılaştırmalı performans değerlendirmelerine olanak sağlamaktadır. Sonuçlar, özellikle artan zaman gecikmeleri karşısında EAK ile optimize edilmiş kontrolörün üstün referans takibini ve operasyonel sağlamlığını göstermektedir. Simülasyon çalışmaları ve harmonik analiz, önerilen modelin etkinliğini ve frekans tabanlı kompanzatörün istenen su seviyelerini yüksek doğrulukta tutmadaki gelişmiş performansını da kanıtlamaktadır. Bu bulgular, su kayıplarını önemli ölçüde azaltarak, gelişmiş kontrol tekniklerinin geleneksel sulama uygulamalarında devrim yaratma potansiyelinin altını çizmekte ve tarımsal su yönetiminde verimliliği ve sürdürülebilirliği artırmak için yeni yollar sunmaktadır. Özetle, bu tez kanal sistemi dinamiklerinin anlaşılmasına ve buna göre kontrol metodolojilerinin tasarlanmasına katkıda bulunarak tarımsal su yönetimindeki zorlukları ele almak için pratik bilgiler ve çözümler sunmaktadır. İleri analitik teknikleri geleneksel uygulamalarla bütünleştirerek, tarımsal ortamlarda su kaynakları yönetimine daha verimli ve sürdürülebilir yaklaşımlar için temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents an advanced study on the operational management of experimental canal systems, aiming to mitigate water losses and enhance efficiency through innovative control methodologies. With a focus on addressing the challenges posed by increasing time delays in irrigation canal controls, the research develops and implements a novel frequency-based controller. Central to this study is the development of dynamic models of the canal system, achieved through a real-time experimental data and data enriched via Artificial Neural Network (ANN) techniques for parameter estimation. This approach ensures the accuracy and reliability of the model, providing valuable insights into the dynamic behavior of the canal system. The Higher-Order Sinusoidal Input Describing Functions (HOSIDFs) method is employed to analyze system dynamics and assess the impact of time delays. By leveraging this method, the research identifies critical parameters influencing system performance and provides guidance for designing effective control parameters. A key contribution of this research is the introduction of a compensator design utilizing Bernstein polynomials to develop two variants of frequency-based controllers. These controllers are optimized through both offline techniques and an Extremum Seeking Control (ESC) algorithm, allowing for comparative performance evaluations. Results demonstrate the superior reference tracking and operational robustness of the ESC-optimized controller, particularly in the case of increasing time delays. Simulation studies and harmonic analysis further validate the efficacy of the proposed model and the enhanced performance of the frequency-based compensator in maintaining precise water level control. By significantly reducing water losses, these findings underscore the potential of advanced control techniques to revolutionize traditional irrigation practices, offering new avenues for enhancing efficiency and sustainability in agricultural water management. In summary, this thesis contributes to advancing the understanding of canal system dynamics and designing control methodologies accordingly, offering practical insights and solutions to address challenges in agricultural water management. By integrating advanced analytical techniques with traditional practices, it lays the foundation for more efficient and sustainable approaches to water resource management in agricultural settings.
Benzer Tezler
- Doğu Karadeniz Bölgesi'ndeki amatör balıkçılığın sosyo ekonomik analizi
Socio-economic analysis of amateur fishing in the Eastern Black Sea region
MUHAMMET KARAPİÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Balıkçılık TeknolojisiOrdu ÜniversitesiBalıkçılık Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AYDIN
- Lise çağı ergenlerde internet kullanımı ile yalnızlık düzeyleri arasındaki ilişkinin incelenmesi
The relationship between internet use and loneliness in adolescents
AÇELYA ESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
PsikolojiHaliç ÜniversitesiPsikoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEHRA BANU SAYINER
- Çocuk kalp damar cerrahisi yoğun bakım ünitesinde postoperatif kavşak kaynaklı ektopik taşikardi; sıklık ve risk faktörleri
Junctional ectopic tachycardia after pediatric cardiac surgery; incidence and outcome
NESLİHAN KIPLAPINAR
Tıpta Yan Dal Uzmanlık
Türkçe
2013
Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiSağlık BakanlığıÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENDER ÖDEMİŞ
- İskemik serebrovasküler hastalıkta metabolik sendrom sıklığı ve karotis intima-media kalınlığı ilişkisi
The frequency of metabolic syndome in ischemic cerebrovascular disease and the relation of carotid intima-media thickness
EDA ÇOBAN
- Deneysel spinal kord travma modelinde rituksimabın nöroprotektif etkisinin immünhistokimyasal ve elektron mikroskobik yöntemlerle incelenmesi
The neuroprotective effects of rituximab in experimental spinal cord injury model: an immunohistochemical and electronmicroscopic study
GÜNER MENEKŞE
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2011
NöroşirürjiSağlık BakanlığıBeyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
UZMAN ERGÜN DAĞLIOĞLU