Nonlinear model-predictive control with control-vector parameterization
Denetim-vektörü parametrelendirilmesi yöntemi ile doğrusal olmayan model-öngörülü denetim
- Tez No: 95402
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UĞUR AKMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Denetim, Doğrusal olmayan modeller, Vektörler, Control, Nonlinear models, Vectors
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
VI ÖZET Bu tezde, doğrusal-olmayan genel dinamik sistemlerin denetimi için Parçalı- Sürekli Denetim- Vektörü Parametrelendirilmesi (PSDVP) yöntemini kullanan Doğrusal-Olmayan Model-Öngörülü Denetim (DOMÖD) algoritması geliştirilmiştir. PSDVP kullanan DOMÖD uygulanmasında temel amaç, doğrusal-olmayan dinamik- eniyileme problemi çözümünün genel eşitlik ve eşitsizlik kısıtlan altında gereksindiği yüksek hesaplama zamanını azaltmaktır. İkinci amaç olarak, denetim değişkenlerinin kesintisiz uygulanması ile sistem çıktılarının düzgünleştirilmesi gözetilmiştir. Çalışmada kullanılan parametrelendirme yöntemlerini yerel-doğrusal, global-doğrusal, ardışık-doğrusal ve kesikli global-doğrusal olarak formüle edebilmek amacıyla yeni bir PSDVP kullanan DOMÖD formülasyonu geliştirilmiştir. Çeşitli parametrelendirme yöntemleri geliştirilen genel formülasyondan indirgenebilmektedirler. Klasik DOMÖD formülasyonu da sıfınncı-dereceden parametrelendirme olarak ele alınıp genel formülasyon içinde ifade edilebilmektedir.“Denetim değişkenleri bloklanması”tekniği, PSDVP uygulamaları için“parametrelendirme bloklanması”olarak korunmuştur. Parametrelendirme bloklanması tekniği, denetim etkinliğini azaltmadan eniyileme problemindeki değişken sayısını düşürerek hesaplama zamanını önemli ölçüde azaltmaktadır. İlk örnek olarak, ikinci dereceden tepkime denklemelerine sahip olan, tek denetlenen- değişkenli ve tek denetim-değişkenli sürekli-kanşıtırmalı bir reaktör kullanılmıştır. Klasik DOMÖD, yerel, global, ardışık ve kesikli global-doğrusal parametrelendirme yöntemleri bu sistemin denetlenmesinde kullanılmış ve bu yöntemler denetim etkinlikleri ve hesaplama zamanlan açısından karşılaştınlmışlardır. İkinci örnek olarak, çok denetlenen-değişkenli ve çok denetim-değişkenli, yangeçit akımlanyla denetlenen, kısmi-diferansiyel denklemlerle modellenmiş bir ısı-değiştirici ağı kullanılmıştır. Klasik DOMÖD, yerel, global, ardışık ve kesikli global-doğrusal parametrelendirme yöntemleri bu sistemin denetlenmesindevıı kullanılmış ve yöntemler denetim etkinlikleri ve hesaplama zamanlan açısından karşılaştırılmalardır. Kullanımı önerilen PSDVP yöntemlerinin, klasik DOMÖD yöntemine göre daha düzenli ve etkili denetim yaptıkları gösterilmiştir. PSDVP yöntemleri, dinamik-eniyileme probleminin çok daha düşük hesaplama zamanlarında tamamlanmasını sağlayarak, PSDVP ile DOMÖD'in gerçek zamanda uygulanabilir olmasını sağlamışlardır.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT In this thesis work, a Nonlinear Model-Predictive Control (NMPC) algorithm with Piecewise-Continuous Control- Vector Parameterization (PCCVP) (input parameterization through basis functions) is developed for general nonlinear systems. The primary aim for the use of input-parameterization in NMPC is to decrease the high computation-time requirements of the dynamic optimization that involves a general nonlinear dynamic-model constrained with general nonlinear equality and inequality constraints. The secondary aim is to achieve smooth system responses through the use of piecewise-continuous input profiles. A generalized NMPC via PCCVP formulation is developed, such that the formulations for various specific parameterizations, such as local-linear global-linear, global-quadratic, consecutive-linear and discretized global-linear, can be reduced from the generalized form. The classical NMPC scheme is considered as zero-order parameterization (stepwise discontinuous inputs) and can also be reduced from the generalized formulation. The concept of“input blocking”is retained in the generalized model as“parameterization blocking”for the PCCVP applications, and allows to perform dynamic optimization over a period longer than the process sampling period. Parameterization blocking is used to increase the computational efficiency of the NMPC-PCCVP by decreasing the number of decision variables in the optimization while preserving the control effectiveness. As the first benchmark test, a single-input single-output stirred-tank reactor with second-order kinetics is used. The conventional NMPC, local-, global-, consecutive-, and discretized global-parameterization schemes are applied for the control of this system and compared with each other based on their control performances and computational loads. As the second benchmark test, a multi-input multi-output heat-exchanger network, that is to be controlled via bypass-flow manipulations, is utilized. The heat-exchanger network is modeled as a partial-differential-equation system. The conventional NMPC, local-, global-,consecutive-, and discretized global-parameterization schemes are applied for the control of the heat-exchanger network, and compared with each other based on their control performances and computational loads. It is demonstrated that the suggested PCCVP schemes produce smoother and more effective control with respect to the conventional NMPC. The PCCVP schemes enable the completion of dynamic-optimization tasks within significantly reduced time intervals and thus render the real-time application of NMPC possible.
Benzer Tezler
- Artificial neural network-based efficiency estimation and modeling approach in electric vehicle powertrains
Elektrikli güç aktarma sistemlerinde yapay sinir aği tabanli verimlilik tahmini ve modelleme yaklaşimi
AHMET BURAK KAYDECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH BARIŞ ÖZTÜRK
- A mathematical contribution of statistical learning and continuous optimization using infinite and semi-infinite programming to computational statistics
İstatistiksel öğrenme ve sürekli optimizasyon yöntemlerinıin sonsuz ve yarı sonsuz programlama kullanılarak hesaplamalı istatistiğe uygulanması
SÜREYYA ÖZÖĞÜR AKYÜZ
Doktora
İngilizce
2009
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GERHARD WİLHELM WEBER
PROF. DR. JOHN SHAWE TAYLOR
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Çorum toprak sanayii malzeme sahası olarak Sazköy killerinin etüdü
The Investigation of the Sazköy clays as meterial deposit for Çorum brick and the industry
METİN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiGazi ÜniversitesiYapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RECEP KILIÇ
- Bitlis-Zağros bindirme ve kıvrımlı kuşağının sismotektonik özellikleri
Başlık çevirisi yok
HALUK EYİDOĞAN