Üç fazlı asenkron makine sürücü devreleri için hata tolerans tabanlı denetleyici tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of fault-tolerant controller for three phase induction machine drives
Yazar: HOSSEİN TOHİDİ
Danışman: DOÇ. DR. KÖKSAL ERENTÜRK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Güvenilir motor sürücülerine havacılık, ulaşım, sağlık ve askeri sistemler gibi tüm kritik uygulamalarda ihtiyaç vardır. Bu sistemlerdeki herhangi bir arıza motorun çalışma özelliğini kaybetmesine ve daha da önemlisi insan hayatının kaybına neden olabileceği için çok önemlidir. Bu sebeble, motor sürücülerinde herhangi bir arıza oluştuğunda bir güvenlik modunda çalışmaları gerekmektedir. Arızaya dayanıklı denetleyiciler kullanarak güvenli ve emniyetli bir çalışma sağlanabilir. Bu denetleyiciler ile sistemin performansını sağlıklı ve arızalı modlarda sürekli tutmak mümkündür. Bu tez çalışmasında üç fazlı bir asenkron motorun model belirsizlikler, dış bozukluklar ve arızaları için arızaya dayanıklı denetleyicilerin tasarımı incelenmiştir. Genel olarak, bu denetleyiciler doğrusal ve doğrusal olmayan formlarda geliştirilmektedir. Tezin ilk bölümünde, iki farklı mimariye sahip doğrusal arızaya dayanıklı denetleyici sunulmaktadır. Bu denetleyicilerin ilki adaptif durum geri beslemeli denetleyici olarak tasarlanmıştır. İkinci mimari olarak, bazı durumların ölçülebilir olmaması veya ölçüm maliyetlerinin yüksek olması sebebi ile adaptif çıkış geri beslemeli bir denetleyici önerilmiştir. Her iki denetleyicinin kararlılığı doğrusal matris eşitsizliği (DME) ve Lyapunov'un kararlılık teoremi kullanılarak analiz edilmektedir. Tezin ikinci bölümünde, asenkron motorun doğrusal olmayan dinamikleri nedeniyle, yeni bir doğrusal olmayan ve gürbüz formda arızaya dayanıklı denetleyici geliştirilmiştir. Tasarlanan denetleyici, doğrusal olmayan blok doğrusallaştırma yöntemi ve doğrusal olmayan bir kayma yüzeyine sahip kayan kipli denetim yönteminin birleşimidir. Doğrusal yöntemler ile önerilen doğrusal olmayan yöntem karşılaştırıldığında, doğrusal olmayan yöntem daha geniş bir aralıkta gürbüz çalışma özelliğine sahiptir. Sonuç olarak, önerilen doğrusal ve doğrusal olmayan dayanıklı denetim yöntemlerinin başarımı kapsamlı benzetim sonuçları ile gösterilmiştir. 
2014, 115 Sayfa
Anahtar Kelemeler: Arızaya dayanıklı denetim, Adaptif durum geri beslemeli denetim, Adaptif çıkışlı geri beslemeli denetim, Doğrusal olmayan blok doğrusallaştırma, Kayan kipli denetim, Asenkron motor.

Abstract:
Reliable motor drives have vital importance in all critical applications such as aerospace, transportation, medical and military systems. In these systems, any fault in motor drives may damage to machine and human life. Therefore, it is necessary for the motor drives to operate in a reliable mode in the presence of faults. Reliable and safe operation can be provided using fault tolerant controllers. Using these controllers, system performance can be kept in stable form for both healthy and faulty modes. This thesis deals with designing fault tolerant controllers for a three phase induction motor in the presence of model uncertainties, external disturbance and faults. Generally, these controllers have been developed in both linear and nonlinear forms. In the first part of the thesis, two different linear fault tolerant controllers have been presented. First, an adaptive state feedback controller has been designed. Since some of the states are not measurable or the cost of the measurements is high, an adaptive output feedback controller hse been suggested as a second controller. Stabilities of the both controllers have been analyzed using linear matrix inequality and Lyapunov's stability theorem. In the second part of the thesis, due to the induction motor inherent nonlinear dynamics, a novel nonlinear and robust fault tolerant controller has been developed. The designed controller is a combination of the nonlinear-block linearization and sliding mode control with a nonlinear sliding surface. Compared to the linear methods, the suggested nonlinear method has a wide range of robust operation. Finally, the effectiveness of the proposed linear and nonlinear fault tolerant controllers has been proven by simulations.
2014, 115 Pages
Keywords: Fault tolerant control, Adaptive states feedback controller, Adaptive output feedback controller, Nonlinear-block linearization, Sliding mode control, Induction motor.