Bir sınıf eksik tahrikli doğrusal olmayan sistemin kontrolü için koordinat dönüşümü tabanlı ayrık zamanlı kayan kipli kontrolcü tasarımı
Design of a discrete time sliding mode controller based on coordinate transformation for the control of a class of underactuated nonlinear system
- Tez No: 858030
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ADIGÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Mekatronik Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Engineering Sciences, Mechatronics Engineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ayrık zamanlı sistemler, Kayan kipli denetim, Koordinat dönüşümü, Discrate time systems, Sliding mode control, Coordinate transformation
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, bir sınıf eksik tahrikli doğrusal olmayan mekanik sistem için ayrık zamanlı koordinat dönüşümü tabanlı kayan kipli kontrol tasarımı, kararsız denge noktasının kararlılaştırılması için gerçekleştirilmektedir. Araba sarkaç sistemi ve atalet diskli sarkaç sistemi için ayrık zamanlı doğrusal olmayan kayan kipli kontrol yapısı, ayrık zamanlı doğrusal olmayan bir koordinat dönüşümüyle tasarlanmıştır. Ayrıklaştırılmış sistem dinamiği literatürde oldukça fazla kullanılan ileri Euler yöntemi ile elde edilmiş ve kayan kipli kontrol yapısı öncesinde sistem kısmi geri besleme ile kısmi olarak doğrusallaştırılmıştır. Sistemin asimptotik kararlılığı uygun bir aday Lyapunov fonksiyonu ile gösterilmiştir. Literatürdeki diğer yayınlardan farklı olarak, üzerinde çalışılan sistemler için tasarlanan kayan kipli kontrolcü yapısı doğrudan ayrık zamanda elde edilmiştir. Literatürdeki birçok çalışmada, kısmi geri besleme kontrolcüsü sonrasında ortaya çıkan sistem dinamiğine doğrudan ayrık zamanlı kayan kipli kontrol yapısı uygulanmaktadır. Kısmi geri besleme sonrasında kontrol işareti, hem doğrudan sistemde aktif olarak kontrol edilebilen dinamiği hem de aktif olarak sistem dinamiğini üzerinden kontrol edilebilen eksik tahrikli sistem dinamiğini etkilemektedir. Ancak, bu çalışmada koordinat dönüşümü sonrasında sadece aktif kontrol edilen sistem dinamiğini etkileyen kontrol işareti üzerinden kayan kipli kontrolcü inşa edilmektedir. Önerilen ayrık zamanlı koordinat dönüşümü ile bir sınıf eksik tahrikli ikinci dereceden doğrusal olmayan mekanik sistemin dinamik modeli geri beslemeli formda özel bir kaskat doğrusal olmayan sisteme dönüşmüş olmaktadır. Bahsedilen ayrık zamanlı koordinat dönüşüm ile önerilen kontrol yönteminin inşası kolaylaşmaktadır ve ileri seviyeli ayrık zamanlı kontrol yöntemlerin uygulanabilirliğini arttırmaktadır. Önerilen kontrol yapısı araba sarkaç ve atalet diskli sarkaç sistemi üzerinde çeşitli benzetim çalışmaları ile test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, a discrete-time coordinate transformation-based sliding mode control design is conducted for a class of underactuated nonlinear mechanical systems, aimed at stabilizing an unstable equilibrium point. The discrete-time nonlinear sliding mode control structure for the cart pendulum system and the inertial disk pendulum system has been designed with a discrete-time nonlinear coordinate transformation. The discretized system dynamics have been obtained using the widely used forward Euler method in the literature, and the system has been partially linearized with partial feedback before the sliding mode control structure. The asymptotic stability of the system is demonstrated with a suitable candidate Lyapunov function. Unlike other publications in the literature, the sliding mode control structure designed for the systems studied is obtained directly in discrete time. In many studies in the literature, a discrete-time sliding mode control structure is directly adapted to the system dynamics emerging after the partial feedback controller. After partial feedback, the control signal directly affects both the vehicle and the pendulum dynamics. However, in this study, the sliding mode controller is constructed over the control signal affecting only the vehicle dynamics after the coordinate transformation. The proposed discrete-time coordinate transformation turns the dynamic model of a second-order underactuated class of nonlinear mechanical systems into a special kind of cascaded nonlinear system in feedback form. The construction of the proposed control method with the mentioned discrete-time coordinate transformation becomes easier and increases the applicability of advanced discrete-time control methods. The proposed control structure has been tested with various simulation studies on the cart pendulum system and the disk pendulum system.
Benzer Tezler
- Quadcopter trajectory tracking control using reinforcement learning
Pekiştirmeli öğrenme ile quadcopter yörünge takibi kontrolü
MUSTAFA ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- NARMA-L2 controller design for nonlinear systems using online lssvr
Doğrusal olmayan sistemler için çevrimiçi en küçük kareler destek vektör regresyonu ile NARMA-L2 kontrolör tasarımı
GÖKÇEN DEVLET ŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE GÜNEL
- Slip-slide control system for railway vehicles
Demiryolu araçları için kayma-kızaklama kontrol sistemi
ÖNCÜ ARARAT
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ
- Multi-step neural network based system identification and NMPC for an underactuated unmanned surface vehicle
Kısmi tahrikli insansız su üstü aracı için çok adımlı yapay sinir ağı tabanlı sistem tanımlaması ve lineer olmayan model öngörülü kontrolcu tasarımı
MUSTAFA YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA MERT ANKARALI
- Eksik tahrikli el protezi geliştirme platformu tasarımı ve yapay sinir ağları tabanlı denetimi
Design of an underactuated hand prosthesisdevelopment platform and artificialneural network-based control
ZAHİT EVREN KAYA
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLA YILMAZ