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
- Test verilerine dayalı, makine öğrenmesi ve derin öğrenme yöntemleri ile batarya sağlık durumu tahmini
Battery state of health estimation based on test data using machine learning and deep learning methods
MEHMET ALİ ARSLANTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Optimized visual odometry and satellite image matching-based localization for UAVS in GPS-denied environments
GPS olmayan ortamlarda İHA'lar için optimizasyonlu görsel odometri ve uydu görüntüsü eşleştirme tabanlı konumandırma
ÖMER SEFA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPTEKİN YILDIZ
- Evsel kullanım suyu için sıcaklık kontrol sistemi tasarımı ve analizi
Domestic hot water temperature control system design and its analysis
OĞUZHAN ORUÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Güç transformatörleri sfra tarama frekans cevabı analizi sonuçlarının yapay zeka uygulamaları ile karşılaştırılması
Comparison of power transformer sfra sweep frequency response analysis results with artificial intelligence applications
HAKAN ÇUHADAROĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ UYAROĞLU
- Risk assessment of bitumen tanker operations using intuitionistic fuzzy fault tree analysis
Bitüm tankeri operasyonlarında sezgisel bulanık hata ağacı analizi kullanılarak risk değerlendirilmesi
BATUR ALP ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUNUS EMRE ŞENOL