Data-Driven H∞ controller synthesis of a seeker-integrated inertially stabilized platform
Arayıcıya entegreli ataletsel stabilize platformlar için veriye dayalı H∞ kontrolcü sentezi
- Tez No: 920871
- Danışmanlar: PROF. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Bu tezde, ataletsel olarak stabilize edilmiş bir platformun herhangi bir parametrik modeline ihtiyaç duymadan kontrolcü sentezine olanak sağlayan yeni bir yöntem öne sürülmüştür. Model tabanlı kontrolcülerin kararlılığı ve performansının geliştirilen modelin doğruluğu ile oldukça ilişkili olduğu bilinen bir gerçektir. Bu bağlamda,“Veri Odaklı Kontrol”yöntemi ile gürbüz bir kontrolcü tasarlanması ve ilgili kontrolcünün kızılötesi arayıcı içindeki stabilize edilmiş gimbal platformunda test edilmesi planlanmıştır. Veriye dayalı tasarım için ihtiyaç duyulan açık döngü sisteminin genel davranışı, frekans tabanlı giriş-çıkış ilişkisine bakılarak gözlemlenmiştir. Daha sonra kontrolcü, belirlenen performans ağırlıklarına göre tasarlanmıştır. Ağırlıklandırma fonksiyonlarının ve ayrıca kontrolcünün belirlenmesi/tasarlanması sırasında; gürbüz performans ve kararlılığı sağlamak adına, Nyquist kararlılık kriterine uygun olarak bir dışbükey optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Parametrik olmayan tasarıma ek olarak; bir durum uzayı modeli oluşturulmasının ardından, ayrık LQR kontrolcüsü ve Kalman Filtresi içeren model tabanlı bir LQG tasarımı da gerçekleştirilmiştir. Modele ait bilinmeyen parametrelerin sistem tanımlama testleri ile eldesi sağlanmış ve modele uygulanmıştır. Son olarak, çalışmanın uygulanabilirliğini değerlendirmek ve gerçek zamanlı sistemde kullanabilmek adına, veriye dayalı sentezle oluşturulan gürbüz kontrolcüye ait sonuçlar model tabanlı LQG kontrolcü ile karşılaştırılmış; frekans ve zaman tabanlı performans analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan kıyaslamalar neticesinde, data-driven kontrolcünün, stabilize platformlar için kritik öneme sahip hız döngüsü bant genişliği performansında diğer kontrolcülere göre belirgin şekilde daha üstün olduğu gözlemlenmiştir. Yanı sıra, güdüm tarafından iletilen açısal hız komutlarına verdiği reaksiyon süresi, model tabanlı kontrolcüye göre daha kısa olarak ölçülmüştür. Bu bağlamda, tasarım için harcanan toplam süre ve komplekslik de göz önünde bulundurularak, performans ve fizibilite olarak veriye dayalı gürbüz kontrolcü ile oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a new method is proposed that allows the synthesis of controllers without the need for any parametric model of an inertially stabilized platform. It is a known fact that the stability and performance of model-based controllers are highly related to the accuracy of the developed model. In this context, it was planned to design a robust controller with the“Data-Driven Control”method and to test the relevant controller on the stabilized gimbal platform inside the infrared seeker. The general behavior of the open-loop system required for the data-driven design was observed by looking at the frequency-based input-output relationship. Then, the controller was designed according to the determined performance weights. During the determination/design of the weighting functions and also the controller; a convex optimization method was used in accordance with the Nyquist stability criterion in order to provide robust performance and stability. In addition to the non-parametric design, after creating a state space model, a model-based LQG design including a discrete LQR controller and a Kalman Filter were also implemented. The unknown parameters of the model were obtained through system identification tests and implemented into the model. Finally, in order to evaluate the applicability of the study and to use it in a real-time system, the results of the robust controller created with data-driven synthesis were compared with the model-based LQG controller; frequency and time-based performance analysis were performed. As a result of the comparisons, it was observed that the data-driven controller is significantly superior to the other controllers in the speed loop bandwidth performance, which is critical for stabilized platforms. In addition, the reaction time to the angular velocity commands transmitted by the guidance was measured to be shorter than the model-based controller. In this context, considering the total time and complexity spent on the design, quite successful results were obtained with the data-driven robust controller in terms of performance and feasibility.
Benzer Tezler
- Model-based and data-driven H∞ controller synthesis for stabilized platforms
Stabilize platformlar için model tabanlı ve veriye dayalı H∞ kontrolcü sentezi
AYHAN ARDA ARAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI
- Robust data-driven fixed-order H∞ controller synthesis using convex optimization
Konveks optimizasyon kullanarak veriye dayalı sabit dereceli gürbüz H∞ kontrolcü sentezi
ERSİN DAŞ
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI
- Microwave assisted synthesis of PAMAM type dendrimers and their analytical applications
PAMAM tipi dendrimerlerin mikrodalga destekli sentezi ve analitik uygulamaları
ALİ SEROL ERTÜRK
Doktora
İngilizce
2014
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜRREZZAK EMİN BOZDOĞAN
DOÇ. DR. METİN TÜLÜ
- Hidrolik bir servo sistemde pol atamalı adaptif konum kontrolü
The Pole assignment adaptive position control in a hydraulic servo system
AYHAN KURAL
- Multi-resolution model plus correction paradigm for task and skill refinement on autonomous robots
Özerk robotlar üzerinde görev ve beceri iyileştirme için çoklu-çözünürlüklü model artı düzeltme paradigması
ÇETİN MERİÇLİ
Doktora
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. LEVENT AKIN
PROF. DR. MANUELA VELOSO
