Optimal Kontrol. Durum ve Çıkış Geri-beslemeli Kontrolörlerin DME. 18 Aralık Yıldız Teknik Üniversitesi, Istanbul, Türkiye

Benzer belgeler
Optimal Kontrol. Optimizasyonun Temelleri

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Sayısal Kontrol - HAVA HARP OKULU

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

DOĞRUSAL OLMAYAN PROGRAMLAMA -I-

Ayrık-Zaman Sistemler

İŞARET ve SİSTEMLER (SIGNALS and SYSTEMS) Dr. Akif AKGÜL oda no: 303 (T4 / EEM)

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 MATEMATİKSEL İKTİSADA GİRİŞ İktisat Hakkında İktisatta Grafik ve Matematik Kullanımı 13

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

Ayrık Fourier Dönüşümü

Kontrol Sistemleri Tasarımı

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Zaman Domeninde Modelleme Transfer Fonksiyonu Durum Uzay Dönüşümü Durum Uzay Transfer Fonksiyonu DönüşümÜ

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ MATEMATİK

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇEYREK TAŞIT AKTİF SÜSPANSİYON MODELİ ÇIKARIMI VE KONTROLÜ BİLAL EROL

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

BELİRSİZLİK İÇEREN SİSTEMLERİN GUTMAN-HAGANDER METODUYLA KONTROLÜ

Sayısal Kontrol - HAVA HARP OKULU Bölüm 2 Sürekli Zaman Sistemlerin Ayrık Benzetimi

KISITLI OPTİMİZASYON

ÖRNEKLER-VEKTÖR UZAYLARI 1. Çözüm: w=k 1 u+k 2 v olmalıdır.

ELE401/ /17 GÜZ ÖDEV 2 - ÇÖZÜMLER

KUADRATİK FORM. Tanım: Kuadratik Form. Bir q(x 1,x 2,,x n ) fonksiyonu

Ders İçerik Bilgisi. Dr. Hakan TERZİOĞLU Dr. Hakan TERZİOĞLU 1

Dijital Kontrol Sistemleri Prof.Dr. Ayhan Özdemir. Dengede bulunan kütle-yay sistemine uygulanan kuvvetin zamana göre değişimi aşağıda verilmiştir.

Otomatik Kontrol (Doğrusal sistemlerde Kararlılık Kriterleri) - Ders sorumlusu: Doç.Dr.HilmiKuşçu

DURUM GERİBESLEMELİ UÇUŞ KONTROL SİSTEM TASARIMI. Emre KIYAK 1, * FLIGHT CONTROL SYSTEM DESIGN WITH STATE FEEDBACK

GEDİZ ÜNİVERSİTESİ SİSTEM MÜHENDİSLİĞİ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI SMY 544 ALGORİTMALAR GÜZ 2015

HESSİEN MATRİS QUADRATİK FORM MUTLAK ve BÖLGESEL MAKS-MİN NOKTALAR

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

MATEMATiKSEL iktisat

DOĞRUSAL PROGRAMLAMADA DUALİTE (DUALITY)

BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ 6. SINIF DERS NOTLARI 2

Şekil 1.1 Genliği kuvantalanmamış sürekli zamanlı işaret. İşaretin genliği sürekli değerler alır. Buna analog işaret de denir.

14 Şubat 2011 Pazartesi günü uygulamada çözdüğümüz 2. Soruyu, aynı sıra ile bu defa MATLAB kullanarak çözelim.

(m+2) +5<0. 7/m+3 + EŞİTSİZLİKLER A. TANIM

Matematik I: Analiz und Lineer Cebir I Sömestr Ders Saati D 2 U 2 L 1 AKTS 6 Lisans/ Yüksek Lisans Lisans Dersin Kodu MAT 106 Sömestr 2

Sistem Analizinde Modern Kontrol Mekanizmaları Bahman Alp RENÇBER

İleri Diferansiyel Denklemler

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

MATLAB DA SAYISAL ANALİZ DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

BMÜ-421 Benzetim ve Modelleme MATLAB SIMULINK. İlhan AYDIN

BMT 101 Algoritma ve Programlama I 3. Hafta. Yük. Müh. Köksal GÜNDOĞDU 1

MATLAB A GİRİŞ. EE-346 Hafta-1 Dr. Ayşe DEMİRHAN

2. Matematiksel kavramları organize bir şekilde sunarak, bu kavramları içselleştirmenizi sağlayacak pedagojik bir alt yapı ile yazılmıştır.

Zaman Domeninde Modelleme Transfer Fonksiyonu Durum Uzay Dönüşümü Durum Uzay Transfer Fonksiyonu Dönüşümü Durum Uzayında Doğrusallaştırma

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 KÜMELER Bölüm 2 SAYILAR

Doğrusal Denklemler Sis./Sys. of Linear Equations

Mekatroniğe Giriş Dersi

İleri Diferansiyel Denklemler

OTOMATİK KONTROL DERS NOTLARI. DERLEYEN: Doç. Dr. Hüseyin BULGURCU. Kasım BAU MMF Makine Müh. Bölümü

İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ MALATYA MESLEK YÜKSEKOKULU DERS TANITIM FORMU. Kredisi AKTS Eğitim Dili Tipi: Zorunlu/ Saat

DENİZ HARP OKULU TEMEL BİLİMLER BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

Algoritmalar ve Programlama. DERS - 4 Yrd. Doç. Dr. Ahmet SERBES

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Nedim TUTKUN Düzce Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Düzce-Türkiye

METASEZGİSEL YÖNTEMLER

İstatistik ve Olasılık

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

Fonksiyonlarda limiti öğrenirken değişkenlerin limitini ve sağdan-soldan limit kavramlarını öğreneceksiniz.

LYS MATEMATİK DENEME - 1

İleri Diferansiyel Denklemler

Jeodezide Yaklaşım Yöntemleri: Enterpolasyon ve Kollokasyon

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Ders İçerik Bilgisi. Karmaşık Sistemlerin Tek Bir Transfer Fonksiyonuna İndirgenmesi

Math 322 Diferensiyel Denklemler Ders Notları 2012

Bu kısımda işlem adı verilen özel bir fonksiyon çeşidini ve işlemlerin önemli özelliklerini inceleyeceğiz.

Zeki Optimizasyon Teknikleri

Bir özvektörün sıfırdan farklı herhangi bri sabitle çarpımı yine bir özvektördür.

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ BLOK DİYAGRAM İNDİRGEME KURALLARI

30 NİSAN-14 MAYIS ZEYNEP KAYAR. 1) L : R 3 R 2, L(x 1, x 2, x 3 ) = ( 3x 1 + 2x 3 4x 2, 2x 1 + x 2 3x 3 )

Matlab - Giriş (İleri Yapı Statiği II. Kısım)

Dersin Kodu ve Adı. EEM601 Wigner-Ville ve Zaman-Frekans İşaret Analizi (3-0) 3

İÇİNDEKİLER. Bölüm 2 CEBİR 43

Bahar Yarıyılı D_IFERANS_IYEL DENKLEMLER II ARA SINAV 6 Nisan 2011 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI. y = c n x n+r. (n + r) c n x n+r 1 +

İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ MALATYA MESLEK YÜKSEKOKULU DERS TANITIM FORMU. Kredisi AKTS Eğitim Dili Tipi: Zorunlu/ Saat

DOĞRUSAL OLMAYAN PROGRAMLAMA -II- Tek değişkenli doğrusal olmayan karar modelinin çözümü

Alıştırmalar 1. 1) Aşağıdaki diferansiyel denklemlerin mertebesini ve derecesini bulunuz. Bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirtiniz.

YZM 2105 Nesneye Yönelik Programlama

Diverjans teoremi ise bir F vektörüne ait hacim ve yüzey İntegralleri arasındaki ilişkiyi ortaya koyar ve. biçiminde ifade edilir.

Mustafa Sezer PEHLİVAN. Yüksek İhtisas Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü

KONU 4: DOĞRUSAL PROGRAMLAMA MODELİ İÇİN ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ I

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EET305 OTOMATİK KONTROL I Dr. Uğur HASIRCI

matematik LYS SORU BANKASI KONU ÖZETLERİ KONU ALT BÖLÜM TESTLERİ GERİ BESLEME TESTLERİ Süleyman ERTEKİN Öğrenci Kitaplığı

SÜRÜCÜ VE SÜRÜCÜ KOLTUĞU İLE BİRLİKTE MODELLENMİŞ BİR ÇEYREK TAŞIT MODELİ İÇİN H KONTROLCÜ TASARIMI

ÜNİTE. MATEMATİK-1 Prof.Dr.Ahmet KÜÇÜK İÇİNDEKİLER HEDEFLER TÜREV VE TÜREV ALMA KURALLARI. Türev Türev Alma Kuralları

Ders İçerik Bilgisi. Sistem Davranışlarının Analizi. Dr. Hakan TERZİOĞLU. 1. Geçici durum analizi. 2. Kalıcı durum analizi. MATLAB da örnek çözümü

Bir Doğrusal Programlama Modelinin Genel Yapısı

Projenin Adı: Matrisler ile Diskriminant Analizi Yaparak Sayı Tanımlama. Giriş ve Projenin Amacı:

Özdeğer ve Özvektörler

T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

... ROBOTİK VE KODLAMA EĞİTİMİ ÇERÇEVESİNDE ÖĞRETİM YILI BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ DERSİ ÜNİTELENDİRİLMİŞ YILLIK DERS PLANI

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

4. HAFTA BLM323 SAYISAL ANALİZ. Okt. Yasin ORTAKCI.

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

Transkript:

Optimal Kontrol Bölüm 5 Durum ve Çıkış Geri-beslemeli Kontrolörlerin DME Tabanlı Tasarımı Ibrahim Beklan Küçükdemiral Hakan Yazıcı Yıldız Teknik Üniversitesi, Istanbul, Türkiye 18 Aralık 2014 Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 1 / 44

Bu bölümde Neler Göreceğiz? Kapalı çevrim sistemin asimtotik kararlılığını garanti altına alan kontrolör tasarım problemi konusuna değinilecektir. Ele alacağımız alt başlıklar: Doğrusal ve zamanla değişmeyen, çok girişli - çok çıkışlı genel sistemleri kararlı kılan, tam durum geri-beslemeli kontrolörlerin tasarımı problemi İlgili problemin çözümü için gerekeli olan DME koşulları pratik uygulamalarda sıklıkla karşılaşılan sistem durumları ve kontrol girişleri üzerinde bulunan, çoğunluğu genlik türünde olan kısıtlamalarla başetmek =) Elipsoit Elipsoitler konusu üzerinde matematiksel bilgiler Çıkış geri beslemeli dinamik kontrol sistemlerinin DME tabanlı tasarım yaklaşımı Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 2 / 44

Durum Geri-beslemeli Kontrolör Tasarım Probleminin DME Tabanlı Çözümü Şekilde verilen sistem kontrol edilebilir ya da en azından kararlı kılınabilir olsun. Bu durumda, ilgili sistemi kapalı çevrim kararlı kılan u(t) = Kx(t) kontrol kuralını elde etmeye çalışalım. u ẋ(t) =Ax(t)+Bu(t) x K Şekil: Durum geri beslemeli kontrol yapısı. Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 3 / 44

Durum Geri-beslemeli Kontrolör Tasarım Probleminin DME Tabanlı Çözümü Kararlı kılınması istenen sistem ve ilgili sistemin başlangıç koşulları ẋ(t) = Ax(t)+Bu(t), x(0) = x 0 Amacımız, bu sistemi her x(0) = x 0 başlangıç koşulu için kararlı kılan u(t) = Kx(t) durum geri-beslemeli kontrol kuralını inşa etmektir. Öncelikle, P = P T 0 olmak üzere V (x(t)) = x T (t)px(t) enerji fonksiyonu seçelim. Bu fonksiyonun sistem yörüngesi boyunca zamana göre türevi V (x(t)) = ẋ T (t)px(t)+x T (t)pẋ(t) Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 4 / 44

Durum Geri-beslemeli Kontrolör Tasarım Probleminin DME Tabanlı Çözümü Sistem yörüngesi ve u(t) = Kx(t) kontrol kuralı yerlerine yazılırsa V (x(t)) = x T (t)(a + BK) T Px(t)+x T (t)p(a + BK)x(t) elde edilir. Eşitliğin sağ tarafı, soldan x T (t) ve sağdan x(t) ortak parantezine alınırsa =) V (x(t)) = x T [(A + BK) T P + P(A + BK)]x(t) Asimtotik kararlılık için gerek ve yeter koşul (A + BK) T P + P(A + BK) 0 (1) eşitsizliğini sağlayan bir P = P T 0 matrisinin varlığıdır. Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 5 / 44

Durum Geri-beslemeli Kontrolör Tasarım Probleminin DME Tabanlı Çözümü Dikkat: eşitsizlikte, K ve P matris değişkenlerinin birbirleri ile çarpımı söz konusudur. Bu nedenle, ilgili eşitsizlik, dışbükey değildir ve mevcut hali ile yarı-tanımlı programlama olarak ifade edilemez. İlgili eşitsizlikliğin her iki tarafı, soldan ve sağdan P 1 ile çarpılırsa P 1 [(A + BK) T P + P(A + BK)]P 1 0 ve X, P 1 tanımlaması yapılırsa =) AX + XA T + BKX + XK T B T 0 Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 6 / 44

Durum Geri-beslemeli Kontrolör Tasarım Probleminin DME Tabanlı Çözümü Teorem L, KX tanımlaması altında =) AX + X A T + BL + L T B T 0 Bu DME yi sağlayan L ve X T = X 0matrislerimevcutise,kapalıçevrim sistem, u(t) = Kx(t) gibi bir geri-beslemeli kontrol kuralı ile asimtotik kararlı kılınabilir. Bu durumda, açıktır ki, kontrol kazancı K = LX 1 şeklinde hesaplanabilir. Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 7 / 44

Sayısal Örnek Örnek ẋ(t) = apple apple 1 2 1 0 3 x(t)+ 0 u(t) sistemi verilmiş olsun. Bu sistem için, kapalı çevrim asimtotik kararlılığı garanti altına alan, u(t) = Kx(t) şeklinde bir statik, tam durum geri-beslemeli bir denetleyici tasarlayınız ve farklı başlangıç durumları için kontrolör performansını sınayınız. Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 8 / 44

Sayısal Örnek MATLAB Fonksiyonu: function K=stabilize(A,B) [n,n]=size(a); [n,m]=size(b); X=sdpvar(n); L=sdpvar(m,n, full ); Fset=[X*A +A*X+B*L+L *B < 0, X > 0, trace(x)==1 ]; solution=optimize(fset); X=value(X); L=value(L); K=L*inv(X); Çağrı Kodu A=[1 2;0-3]; B=[1; 0]; K=stabilize(A,B); eig(a+b*k) Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 9 / 44

Sayısal Örnek Kod Sonucu: İlgili kodun çalıştırılması soucunda K kontrolör kazancı K = 3.6259 1.9701 olarak bulunur. Bu durumda kapalı çevrim özdeğerleri { 2.6259, 3.0000} şeklinde olacaktır. Faz Portresi 12 10 8 6 x 2 4 2 0 2 4 6 4 2 0 2 4 6 8 x 1 Ş e k i l : Sistem durumlarına ait faz portresi Küçükdemiral, Yazıcı (Y.T.Ü) Bölüm 5 18 Aralık 2014 10 / 44