Elektromekanik sistemler için yeni altoptimal denetim yöntemleri
New sub-optimal control methods for electromechanical systems
Yazar: SİNEM KAHVECİOĞLU
Danışman: PROF. DR. ABDURRAHMAN KARAMANCIOĞLU
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Model öngörümlü denetim = Model predictive control

Özet:
Günümüz teknolojisindeki gelişmelerin bir sonucu olarak, mekanik sistemlerden elektronik sistemlere geçiş aşamasında bu iki yapıyı beraber kullanan elektromekanik sistemlerin her alandaki kullanımı ve önemi giderek artmaktadır. Dolayısıyla bu sistemlerin istenilen işlemleri uygun, doğru ve verimli bir şekilde yapmasını sağlayacak denetim sistemleri uygulamalarının da önemi her geçen gün artmaktadır. Günümüzün sistemleri karmaşık, birbirleri ile etkileşimli çalışan, doğrusal olmayan modellere sahip, çok değişkenli ve özellikle de fiziksel kısıtlamalara maruz kalan yapılara sahiptirler. Bu sebeple, tasarımcılar denetim algoritmalarını geliştirmek, yöntemleri uygulamak ve denemek için bu sistemlere benzer ancak daha az karmaşık yapılara sahip sistemleri kullanmaktadırlar. Ters sarkaç sistemi de, dinamik olarak denge durumu kolay bozulabilen ve doğrusal olmayan modellere sahip elektromekanik sistemlerin denetleyici tasarımlarda bu amaçla kullanılabilecek sistemlerden biridir.Bu çalışmada, araba ve ona bağlı bir sarkaçtan oluşan ters sarkaç sistemi için tanımlanan denetim probleminin çözümü için, optimizasyona dayalı ileri bir denetim yöntemi olan Model Öngörümlü Denetim (Model Predictive Control, MPC) yöntemi uygulanmaktadır. MPC, bir sistemin/sürecin modelini ve sistemin maruz kaldığı fiziksel kısıtlamaları tasarım aşamasında doğrudan kullanarak, sistemin/sürecin gelecekteki davranışını tahmin etme ve bunu en iyileme prensibine göre çalışmaktadır. Yapılan uygulama ve benzetimler ile ileride daha karmaşık sistemler için de kullanılabilmek üzere uyarlanabilecek bir optimizasyon problemi ve yaklaşım oluşturulmaya çalışılmaktadır.

Abstract:
As a result of the developments of modern-day technology, the usage and the importance of the electromechanical systems that uses both mechanical and electronic systems together are gradually increasing in every field. Nowadays systems have complex, multivariable and interactively working structures that they are also subjected to constraints and have nonlinear system models generally. For this reason, designers use systems that are similar to these systems but have much more simple structures to develop and try the control algorithms and apply the control methods. Inverted pendulum is one these simple systems that can be used in the design of the control systems that their equilibrium condition can be destroyed dynamically so readily and have nonlinear dynamics.In this work, Model Predictive Control (MPC) Method, which is an advanced control method based on an optimization, is applied to a control problem that is defined for a cart-pendulum system. MPC strategy depends on optimizing a particular performance criterion to predict the future behaviour of the system by using the system?s model and the constraints subjected to the system directly in the controller design process. The aim of this work is, by the applications and simulations done, to constitute a design approach and an optimization problem structure which can be adapted for much more complex systems than simple inverted pendulum system.