Doğrusal parametre değişimli sistemlerin ileri beslemeli kontrol tasarımı ve kalıcı mıknatıslı senkron motora uygulanması
Feedforward control synthesis of linear parameter varying systems and application to permanent magnet synchronous motor
Yazar: YUSUF ALTUN
Danışman: DOÇ. DR. KAYHAN GÜLEZ ; DOÇ. DR. İBRAHİM BEKLAN KÜÇÜKDEMİRAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Bu çalışma, Doğrusal Parametre Değişimli (LPV) sistemler için LPV yapıya sahip dinamik ileri beslemeli kontrol tasarım probleminin çözümünü sunmaktadır. Lineer olmayan sistemler için düşünülen bu problemde, tüm sistem matrisleri ölçülebilen veya tahmin edilebilen ve sınırlı değişim oranlarına sahip bir set içerisinde olan parametrelere bağımlıdır. Önerilen bu kontrol sisteminde Parametre Bağımlı Lyapunov Fonksiyonu (PDLF) kullanılmış ve çalışma esnasında değişen tüm parametrelere karşı gürbüz (robust) kararlılık garanti altına alınmıştır. L2 kazancına sahip kapalı çevrim sisteminin kararlılığını garanti altına alan LPV ileri beslemeli kontrolör çözümü, Lineer Matris Eşitsizlikleri (LMIs) formunda elde edilmiştir. Tasarlanan kontrolör, bozucu bastırmada veya referans izleme hatalarının azaltılmasında kullanılabilir. Bu düzenleyici kontrolör, iki serbestlik dereceli (2-DOF) kontrol yapısında olup, geri beslemeli kontrolör ile birleştirilerek elde edilir. Önerilen kontrolör çözümünün uygulanabilirliğini sağlamak amacıyla Van der pol ve Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motor (PMSM) kontrol sistemleri için uygulama örnekleri verilmiştir.Tez içeriği beş bölümden oluşmaktadır. Bölüm 1'de; tez çalışması ile ilgili kapsamlı literatür taraması, tezin amacı ve tezin literatüre sağladığı katkılar verilmektedir. Bölüm 2'de; Lyapunov kararlılık analizi, Lineer Matris Eşitsizliği (LMI) yapıları, klasik H? ve LPV kontrol tasarımı, LMI çözümleri ve PDLF anlatılmaktadır. Bölüm 3'te, LPV ileri beslemelikontrolör tasarımı için önerilen LMI çözümleri ve birkaç sayısal örnek sunulmaktadır. Bölüm 4'te; PMSM'un LPV modellenmesi, PMSM'un LPV kontrolü ve PMSM'un ileri beslemeli LPV kontrolü için simülasyon sonuçları verilmiştir. Bölüm 5'te, PMSM'a LPV kontrol uygulaması yapılabilmesi için gerekli olan deneysel platform sunulmuştur. Bölüm 6'da ise; çalışma sonuçları, öneriler ve ileride yapılabilecek çalışmalar verilmiştir.ANAHTAR SÖZCÜKLER: Doğrusal parametre değişimli kontrol, LPV ileri beslemeli kontrol, H? optimal kontrol, iki serbestlik dereceli (2-DOF) kontrol, LMI, Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motor (PMSM),vektör kontrol, alan yönlendirmeli kontrol (FOC)

Abstract:
This study presents the feedforward control synthesis for Linear Parameter Varying (LPV) systems. In this problem considered for the nonlinear systems, it is assumed that all system forms are dependent on parameters, which are measurable with sensor or observable and in a varying set of bounded variation rates. Parameter-Dependent Lyapunov Function (PDLF) is used for the synthesis such that the robust stability is assured for all varying parameters at the time of the operation. The solution is formulated in terms of Linear Matrix Inequality (LMI) for LPV feedforward controller that guarantees the stability of the closed-loop system having L2 gain. This controller can be used for disturbance attenuation or decreasing in the tracking error. This compensator is used by adding on the feedback controller in two degrees of freedom control configurations. Van der Pol system and Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) application examples are given to provide the applicability of the proposed solution.The thesis consists of the five chapters. In Chapter 1; the comprehensive literature studies about the thesis, the aim of the thesis and the contributions provided to literature are given. Chapter 2 summarizes Lyapunov stability analysis, the LMI forms, H? and LPV control design, LMI solutions and PDLF. In Chapter 3, the proposed LMI solution and some numerical examples are presented for the LPV feedforwardcontroller design. In Chapter 4; the LPV modeling of PMSM, the simulation results for the LPV control and the feedforward LPV control of PMSM are given. In Chapter 5, the experimental platform is presented for the implementation of the LPV control of PMSM. In Chapter 6; the main results of the studies, the suggestions and the further works are given.Keywords: Linear parameter varying control, LPV feedforward control, H? optimal control, two degrees of freedom (2-DOF) control, LMI, Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), vector control, field oriented control (FOC).