EN
TR
Kalman Filtresi ile Ayrık Zamanlı Durum Tahmini ve Zamanla Değişen Doğrusal Bir Sistemin Adaptif LQR Kontrolü
Öz
Bu çalışmada, değişken yük etkilerini kompanze eden ve yüksek kontrol performansını sağlayan yeni bir adaptif denetleyici tasarımı gerçekleştirilmiştir. Öne sürülen kontrol metodunda, sistem çıkış durumlarını tahmin eden ayrık zamanlı kalman filtresi (Discrete Time Kalman Filter, DKF) ve optimum kontrol yöntemlerinden biri olan Ayrık Zamanlı Doğrusal Kuadratik Regülator (Discrete Time Linear Quadratic Regulator, DLQR) metodlarından yararlanılmıştır. DLQR kontrol metodu zamanla yükü değişmeyen sistemlere tüm periyotlarda uygulandığında iyi sonuçlar üretmesine rağmen, adaptasyon mekanizması bulunmadığından, zamanla değişen sistemlerde istenilen cevabı verememektedir. Bu problemi çözmek için, farklı çevre ortamlarına uyum sağlayan, yeni bir durum geri besleme kazanç matrix değerini (Knew) ve pozisyon (position, x1) kontrol, hız (speed, x2) kontrol ve akım (current, x3) kontrol gibi sistem kontrol blokları için kullanılan optimum lyapunov adaptasyon kazanç değerlerini ( theta1, theta2, theta3, theta4, theta5 ve theta6) sürekli güncelleyen bir lyapunov tabanlı adaptasyon mekanizması yöntemi geliştirilmiştir. Bu mekanizmada lyapunov adaptasyon kazancın başlangıç değerleri, tasarımda yeni bir yaklaşım olarak Yapay Sinir Ağı (Artificial Neural Network, ANN) metodu ile hesaplanmıştır. Böylece değişken yük etkilerinin minimize edilmesi ve sistem kararlılığının artırılması amaçlanmıştır. Önerilen yöntemin etkinliğini pratik uygulama ve simülasyonda göstermek için, zamanla değişen doğrusal bir sistem olan değişken yüklü bir Sanal Simülasyon laboratuvarları (Virtual Simulation Laboratories, VsimLabs) servo sistemi modellenmiş ve Matlab Simulink ortamında kullanılmıştır. Deneysel sonuçlara ve İntegral Karesel Hata (Integral Square Error, ISE), İntegral Mutlak Hata (Integral Absolute Error, IAE), İntegral Zamanlı Mutlak Hata (Integral time absolute error, ITAE) gibi performans ölçümlerine göre, önerilen yöntemin değişken yük etkisini ve sürekli durum hatasını minimize ederek sistem performans ve kararlılığını artırdığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler
Destekleyen Kurum
hakkari BAP tarafından desteklenmektedir. (proje numarası FM20BAP11)
Proje Numarası
FM20BAP11
Kaynakça
- Roy, T. K., Pervej, M. F., Tumpa, F. K., & Paul, L. C. (2016, December). Nonlinear adaptive controller design for velocity control of a DC motor driven by a DC-DC buck converter using backstepping approach. In 2016 2nd International Conference on Electrical, Computer & Telecommunication Engineering (ICECTE) (pp. 1-4). IEEE.
- Afjei, E., Ghomsheh, A. N., & Karami, A. (2007, September). Sensorless speed/position control of brushed DC motor. In 2007 International Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics (pp. 730-732). IEEE.
- Bishop G, Welch G. An introduction to the kalman filter. Chapel Hill, NC, USA: Proc of SIGGRAPH, 2001.J. Breckling, Ed., The Analysis of Directional Time Series: Applications to Wind Speed and Direction, ser. Lecture Notes in Statistics. Berlin, Germany: Springer, 1989, vol. 61.
- Teixeira BO, Santillo MA, Erwin RS, Bernstein DS. Spacecraft tracking using sampled-data Kalman filters. IEEE Control Systems Magazine 2008; 28 (4): 78-94.
- Haixia Q, Banhazi TM, Zhigang Z, Low T, Brookshaw IJ. Preliminary laboratory test on navigation accuracy of an autonomous robot for measuring air quality in livestock buildings. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2016; 9 (2): 29-39.
- Artemciukas E, Sakalauskas L, Zulkas E. Kalman filter for hybrid tracking technique in augmented reality. Elektronika ir Elektrotechnika 2016; 22 (6): 73-79 .
- Kluga A, Kluga J. Dynamic Data Processing with Kalman Filter. Elektronika ir Elektrotechnika 2011; 111 (5): 33-36.
- Bistrovs V, Kluga A. The analysis of the UKF-based navigation algorithm during GPS outage. Elektronika ir Elektrotechnika 2013; 19 (10): 13-16.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Mühendislik
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yayımlanma Tarihi
5 Ekim 2020
Gönderilme Tarihi
3 Ekim 2020
Kabul Tarihi
5 Ekim 2020
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2020