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: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 316
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
- 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
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GERHARD WİLHELM WEBER
PROF. DR. JOHN SHAWE TAYLOR
- Hesaplama yükü azaltılmış model öngörülü kontrol yönteminin üç seviyeli T tipi evirici için uygulanması
Application of a model predictive control method with reduced computational load for a three-level T-type inverter
AYKUT BIÇAK
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYETÜL GELEN
- Comparative evaluation of fuzzy control schemes in robotic applications
Başlık çevirisi yok
NURDAN BEKİROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1991
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiPROF.DR. YORGA İSTEFANOPULAS
- Modelling longitudinal motion of an electric vehicle and wheel slip control through NN based uncertainty prediction
Elektrikli aracın boyuna hareketinin modellenmesi ve yapay sinir ağı tabanlı belirsizlik kestirimli tekerlek kayma kontrolü
DUYGU ÖZYILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Destek vektör makinesi ile robotik kolların uyarlamalı model öngörülü kontrolü
Support vector machine based model predictive adaptive control of robotic arms
SANEM KILIÇASLAN
Doktora
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN GELEN