Nonlineer sistemler için kayan sektör içeren değişken yapılı kontrolcu tasarımı
Variable structure control design with sliding sector for a class of nonlinear systems
Yazar: SİNAN ÖZCAN
Danışman: DOÇ. DR. METİN UYMAZ SALAMCI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada bir grup doğrusal olmayan sistemin kontrolü için Değişken Yapılı Kontrol yöntemleri incelenmiş, Kayan Kipli Kontrol (KKK) ve Kayan Sektör Değişken Yapılı Kontrol (KSDYK) algoritmaları karşılaştırılarak Durum Bağımlı Riccati Denklemi (DBRD) ile KSDYK tasarımı önerilmiştir.Çalışmada sunulan kontrol yönteminin temelini oluşturan kayan sektör, durum uzayı içerisinde yer alan ve Sistem durumları sektör içerisine girdiği zaman belli normlar kullanarak kontrol çabası olmaksızın sistem durumlarını denge noktasına ulaştıracak kararlı bir bölgedir. Böylelikle önerilen yöntemde, KKK yönteminde sistemi kayma yüzeyi üzerinde tutmak için gereken yüksek frekanslı kontrol (çıtırtı) hareketine ihtiyaç duyulmadan sistem kontrol edilebilmektedir. Doğrusal sistemler için belirli KSDYK algoritmaları geliştirilmesine rağmen doğrusal olmayan sistemler için genel bir tasarım yöntemi bulunmamaktadır. Tez çalışmasında belli zaman aralıkları temel alınarak ?n? tane doğrusal zamanla değişmeyen sistem olarak ifade edilebilen bir grup doğrusal olmayan sistem için DBRD ile doğrusal olmayan zamanla değişen kayan sektörler tasarlanmış ve bu sektörler kullanılarak doğrusal olmayan sistemin kontrolü sağlanmıştır.Önerilen yöntem örnek bir doğrusal olmayan Ters Sarkaç sisteminde benzetim tabanlı uygulanmış ve belirsizlik altındaki sistemin kontrolü başarı ile gerçekleştirilmiştir. Doğrusal olmayan sistemler için DBRD ile KSDYK yönteminin gürbüzlüğü ve kontrolcünün etkinliği, KKK ve Optimal Durum Geri Beslemeli Kontrol ile yine Ters Sarkaç sistemi üzerinde benzetim tabanlı uygulanarak karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler : NonlineerKontrol, Kayan Sektör, Değişken Yapılı Kontrol, Kayan Kipli Kontrol, Riccati Denklemi

Abstract:
In this study, Variable Structure Control Systems are considered and Sliding Sector Variable Structure Control (SSVSC) method is proposed for the control of a class of nonlinear systems together with the comparison of Sliding Mode Control (SMC) and SSVSC algorithms.The method which is presented in this study based on a stable subset of the state space called sliding sector inside which some norm of the system state decreases without any control action. Thus, relatively smoother control signal is obtained as the system is left free inside the predefined sliding sector. Therefore there is no need to high frequency control signal which occurs when the system trajectories are confined to stay on the sliding surface during the implementation of SMC. Although various SSVSC design algorithms are suggested for Linear Time Invariant (LTI) systems, there is no systematic design method for the control of nonlinear systems. In this thesis, a new approach, which provides nonlinear time varying sliding sector design by the solution of State Dependent Riccati Equation (SDRE), is proposed for the control of a class of nonlinear systems where the nonlinear system is frozen at some certain control intervals to get a set of LTI systems.The proposed method is illustrated by using nonlinear inverted pendulum model and its control is successfully satisfied under the effect of uncertainties. The robustness and effectiveness of the proposed method for nonlinear systems is simulated by comparing the method with the SMC and LQR State Feedback Control.Key Words : Nonlinear Control, Sliding Sector, Variable Structure Control, Sliding Mode Control, Riccati Equation