Uyarlamalı optik sistemlerin aktif bozucu bastırma yaklasımıyla kontrolü
Active disturbance rejection control of adaptive optics system
Yazar: İHSAN BERK ALTINER
Danışman: DOÇ. DR. JANSET DAŞDEMİR ; PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Deforme edilebilen aynalar, uyarlamalı optik sistemlerin ana bileşeni olup, atmosferik türbülans, optik cihazlardaki üretim hataları, platform titreşimleri gibi fenomenlerden kaynaklı dalga cephesi bozulmalarını düzeltmede kullanılan etkili bir aygıttır. Bu alandaki gelecek vaat eden başarısı birçok uygulamada kullanılmasına olanak tanımaktadır. Uyarlamalı optik sistemin başarılı bir şekilde çalışması için deforme edilebilen aynaların şekil kontrolünün başarılı bir şekilde yerine getirilmesi gerekmektedir. Bu sistemlerin birçok alanda kullanılmaya açık olması, tamamen belirsiz ortamlarda ve bozucular altında asimptotik çıkış regülasyonu problemini beraberinde getirmektedir. Bununla beraber deforme edilebilen aynaların esnek yapısından kaynaklı dinamiklerin kısmi diferansiyel denklemlerle ifade edilmesi ve bu sebepten ötürü dağıtık parametreli sistemler sınıfına dahil olması, sistemin kontrolü aşamasında çeşitli zorlukları beraberinde getirmektedir. 
Dağıtık parametreli sistemlerin kontrolünde karşılaşılan başlıca zorluklardan biri, ilgili sistemin sonlu boyutlu bir kontrolcüyle kontrol edilebilmesi için gereken uzamsal ayrıklaştırma miktarının belirlenmesidir. Tezin giriş ve modelleme bölümlerinden sonraki ilk bölümünde, bozucu ve referans işaretlerinin bilindiği durum için sistemin kapalı çevrimde iç model kontrolcü ile çıkış regülasyonunu sağlayabilmesi için gereken ayrıklaştırma miktarının incelenmesidir. Tezin takip eden bölümünde, çıkış regülasyonu problemi bozucu ve referans işaretlerinin frekanslarının tamamen belirsiz olduğu durum ele alınmıştır. Önerilen kontrolcü yapısı ve yaklaşımın önemi, uyarlamalı optik sistemlerin uygulama alanlarının genişletilmesinde büyük önem arz etmektedir. Sonraki bölümde ise literatürde dağıtık parametreli sistemlerin belirsiz yörünge takibiyle ilgili boşluktan yola çıkılarak, ısı denklemi ve birinci derece hiperbolik denklem için uyarlamalı bir kontrolcü yapısı önerilmiştir. Tezin deneysel sonuçları içeren bölümünde ise referans işaretlerinin bilindiği durum için iç model kontrolcü, sistem tanıma teknikleriyle elde edilen deforme edilebilen ayna modelinin referans takibi için deney düzeneğine uygulanmıştır.

Abstract:
Deformable mirrors are core elements of adaptive optics systems and efficient devices that are used to compensate wavefront distortions due to manufacturing faults in optical devices, platform vibrations. Its promising success allows them to be used in many applications. For a reliable operation, transient shape control of deformable mirrors has to be carried out. Since adaptive optics systems are open to operate in large fields of applications, it brings the asymptotic output regulation despite disturbances and completely unknown operating conditions. In addition to this, deformable mirrors are flexible structures and they are expressed by partial differential equations, so they belong to class of distributed parameters systems which are difficult to control.
One of the major difficulties in the control of distributed parameter systems is to determine the required size of spatial discretization to control a system with a finite-dimensional controller. In the first chapter comes after the introduction and the modeling chapters of the thesis, this problem is addressed to achieve the output regulation with the internal model controller in case of the known frequencies of disturbance and reference signals. Following of this, the output regulation problem for adaptive optics systems is considered by assuming the frequencies of disturbance and reference signals are unknown. The importance of the proposed controller structure and approach is of great importance in expanding the application areas of adaptive optics systems. In the next section, an adaptive controller structure is proposed for the heat equation and the first-order hyperbolic equation, based on the gap in the literature regarding the indefinite trajectory tracking of distributed parameter systems. In the last part of the thesis, the internal model controller, in which the frequencies of reference signals are known, is applied to the experimental setup for the reference tracking of the deformable mirror model obtained by system identification techniques.