Geri Dön

Exact inversion method for dynamic takagi-sugeno fuzzy systems

Dinamik takagi-sugeno bulanık sistemler için tam ters alma yöntemi

PDF İndir

  1. Tez No: 884173
  2. Yazar: KARAMA KHAMIS KARAMA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CENK ULU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 73

Özet

Uygun bir kontrol işareti belirlemek için bir sistem modelinin tersinin kullanıldığı ters model tabanlı kontrol teknikleri, özellikle doğrusal olmayan kontrol problemleri için mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ters model tabanlı kontrol yöntemlerinin uygulanması için doğru bir sistem modeline ve bu modelin tersine ihtiyaç vardır. Ancak, özellikle karmaşık ve yüksek doğrusal olmayan karakteristikler sergileyenler doğrusal olmayan sistemler için ileri ve ters analitik modeller geliştirmek zorlu bir uğraştır. Evrensel yaklaşım özelliklerine sahip oldukları ve bu özellik onları bu tür uygulamalar için çok elverişli hale getirdiği için bulanık sistemler doğrusal olmayan sistemlerin modellenmesi için etkili bir alternatif oluşturmaktadır. Bu nedenle, bulanık sistemlerin tersinin alınması, ters model tabanlı kontrol uygulamalarında büyük önem taşımaktadır. Mevcut bulanık ters alma teknikleri, sadece kural sonuçları tekil veya doğrusal fonksiyonlardan oluşan Takagi-Sugeno (TS) bulanık sistemleri için kesin veya yaklaşık ters alma çözümleri sunmaktadır. Bu bulanık sistemlerin girdileri, sistem çıktısı ve girdisinin önceki değerlerinden seçildiğinden, bu bulanık sistemler girdileri ve çıktıları arasında yalnızca statik bir atama sağlamaktadır. Öte yandan, dinamik TS bulanık (D-TSB) sistemleri, verilen doğrusal olmayan sistemin doğrusallaştırılmış alt sistemlerini kural sonuçları olarak kullanarak dinamik bir atama sağlamakta, doğrusal olmayan sistemlerin daha kompakt bir gösterimini ortaya koymakta ve kontrolör tasarımını basitleştirmektedir. Ayrıca, D-TSB sistemleri, doğrudan doğrusal olmayan sistem analitik modelinden türetildikleri için kontrolör tasarımında geleneksel yöntemler kullanılarak kararlılık analizlerinin gerçekleştirilmesine imkan vermektedir. Ancak, bu yapıdaki bulanık sistemler kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılmasına karşın, literatürde D-TSB sistemler için mevcut bir ters alma yöntemi bulunmamaktadır. Ek olarak, mevcut ters alma teknikleri çoğunlukla tek-giriş-tek-çıkışlı (TGTÇ) doğrusal olmayan sistemlerin bulanık modellerine uygulanabilmektedir. Bu çalışmada, D-TSB sistemleri için kesin bir analitik ters alma yöntemi önerilmiştir. Bu yöntem hem TGTÇ hem de çok-girişli-çok-çıkışlı (ÇGÇÇ) doğrusal olmayan sistemlerin bulanık modellerine uygulanabilmektedir. Önerilen yöntemde, kural bazında ters alma yaklaşımı kullanılmaktadır. D-TSB sisteminin kural sonuçlarındaki her bir doğrusal durum uzayı alt sisteminin tersine çevrilebilirlik kontrolünden sonra, tüm doğrusal alt sistemler için tam ters çözümler türetilmektedir. Daha sonra, ters D-TSB modeli, kural öncüllerinin aynı kalması koşuluyla, D-TSF sisteminin kural sonuçlarının ilgili doğrusal alt sistemin ters ifadesiyle değiştirilmesiyle oluşturulmaktadır. Önerilen yöntem, TGTÇ veya ÇGÇÇ D-TSB sistemler için tam bir bulanık ters model elde etmek hususunda basit ve sistematik bir yol sağlamaktadır. Önerilen yöntemin tek sınırlaması, kural sonuçlarındaki doğrusal durum uzayı alt sistemlerinin ters alınabilirlik koşulunu sağlaması gerekmesidir. Önerilen ters alma yönteminin doğrusal olmayan sistem kontrolünde uygulanabilirliğini ve etkinliğini göstermek amacıyla TGTÇ ve ÇGÇÇ doğrusal olmayan sistemlerin kontrolü için benzetim çalışmaları yapılmıştır. Bu uygulamalarda, türetilen ters bulanık modeller, iç model kontrol (İMK) yapısında ana kontrolör olarak kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları, ters bulanık model tabanlı kontrolörün etkili bir yörünge izleme ve bozucu reddetme performansı sağladığını göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Inverse model-based control techniques, where an inverse of a system model is used to determine a suitable control action, have been widely used in engineering applications, particularly for nonlinear control problems. Implementing inverse model-based control techniques requires an accurate system model and its inverse. However, developing forward and inverse analytical models for nonlinear systems, especially those exhibiting complex and highly nonlinear characteristics, is a challenging task. Fuzzy systems offer an effective alternative for modeling nonlinear systems, as they possess universal approximator properties, which make them well-suited for such applications. Therefore, the inversion of fuzzy systems holds significant importance in inverse model-based control applications. Existing fuzzy inversion techniques offer exact or approximate inverse solutions for only Takagi-Sugeno (TS) fuzzy systems whose rule consequents consist of either singletons or linear functions. These fuzzy systems provide only a static mapping between their inputs and outputs since the inputs of these fuzzy systems are chosen from the preceding values of the system output and input. On the other hand, dynamic TS fuzzy (D-TSF) systems provide a dynamic mapping and a more compact representation of nonlinear systems by using linearized subsystems of the given nonlinear system as rule consequents, and simplify the controller design as well. Furthermore, D-TSF systems allow stability analyses using conventional methods in controller design since they are directly derived from the nonlinear system analytical model. However, in literature, there is no existing inversion method for D-TSF systems although such fuzzy systems are widely used in control applications. Additionally, existing inversion techniques are applicable to fuzzy models of mainly single-input-single-output (SISO) nonlinear systems. In this study, an exact analytical inversion method is proposed for D-TSF systems. This method is applicable to fuzzy models of both SISO and multi-input multi-output (MIMO) nonlinear systems. In the proposed method, a rule-by-rule inversion approach is utilized. After the invertibility check of each linear state-space subsystem in the rule consequents of the D-TSF system, exact inverse solutions for all linear subsystems are derived. Subsequently, the inverse D-TSF model is constructed by replacing the rule consequents of the D-TSF system with the inverse definition of the corresponding linear subsystem, provided that the rule antecedents remain the same. The proposed method provides a simple and systematic way to obtain an exact fuzzy inverse model for either SISO or MIMO D-TS fuzzy systems. The only limitation of the proposed method is that the linear state-space subsystems in the rule consequents must satisfy the invertibility condition. In order to exhibit applicability and effectiveness of the proposed inversion method in nonlinear system control applications, simulation studies are performed for the control of SISO and MIMO nonlinear systems. In these applications, the derived inverse fuzzy models are used as the main controller within the internal model control (IMC) framework. Simulation results demonstrate that the inverse fuzzy model-based controller provides effective trajectory tracking and disturbance rejection performance.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    100681

    Genel kabuklara ait fonksiyonel ve parabolik silindir kabuklar için karma sonlu eleman formülasyonu

    A Functional for shells of arbitrary geometry and the mixed finite element method for parabolic cylindirical shells

    ATİLLA ÖZÜTOK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. YALÇIN AKÖZ

  2. Tez No

    180948

    Development and comparative evaluation of a new structural modification method in application to aircraft structures

    Yeni bir yapısal değişiklik yönteminin geliştirilmesi ve havacılık yapılarına uygulamasının karşılaştırmalı değerlendirmesi

    SERTAÇ KÖKSAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVZAT ÖZGÜVEN

    DR. MUTLU CÖMERT

  3. Tez No

    400765

    Quantitative analysis of relationships between fluxome and metabolome in Escherichia coli

    Başlık çevirisi yok

    HİLAL TAYMAZ NİKEREL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    BiyoteknolojiTechnische Universiteit Delft (Delft University of Technology)

    PROF. DR. J. J. HEIJNEN

    DR. W. M. VAN GULIK

  4. Tez No

    335901

    Nanomalzemeler kullanılarak üretilen düzplaka membranların ve membran biyoreaktörlerde (MBR) kullanılması ve biyokirlenme davranışları

    Fabrication of flat-sheet membranes with using nanomaterials and its applications at membrane bioreactor (MBR) systems and biofouling behaviors

    BAHAR TAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU

  5. Tez No

    335005

    Bulanık çok modlu kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemlerinin çözümü için matematiksel bir model

    A mathematical model for the solution of the fuzzy multi mode resource-constrained project scheduling problems

    ÖMER ATLI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHava Harp Okulu Komutanlığı

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN

Geri Dön