Veri-İletişim Ağları İçin Tasarlanan Optimal H Akış Denetleyicisinin Performans Seviyesi ve Kararlılık Payları



Benzer belgeler
ELEMANLARI DENK KÜMELER OLAN VE HER FARKLI İKİ ELEMANININ SİMETRİK FARKINI İÇEREN KÜMELERİN ELEMAN SAYILARININ EN BÜYÜK DEĞERİ

BÖLÜM 6 GERÇEK AKIŞKANLARIN HAREKETİ

Özel Laboratuvar Deney Föyü

ÇÖZÜMLÜ SORULAR. ÇÖZÜM : Öncelikle kesitlerdeki hız değerleri bulunmalıdır. 3 kesitindeki hızı : V V

AÇIK KANAL AKIMLARINDA HIZ DAĞILIMININ ENTROPY YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ. Mehmet Ardıçlıoğlu. Ali İhsan Şentürk. Galip Seçkin

BÖLÜM 7 BORULARDA GERÇEK AKIM

BÖLÜM 5: MATEMATİKSEL KARTOGRAFYA HARİTA PROJEKSİYONLARI KURAMI

U.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ELN3102 OTOMATİK KONTROL Bahar Dönemi Yıliçi Sınavı Cevap Anahtarı

Plazma İletiminin Optimal Kontrolü Üzerine

4.3. Türev ile İlgili Teoremler

BULANIK MANTIK VE SİSTEMLERİ BAHAR DÖNEMİ ÖDEV 1. Müslüm ÖZTÜRK Bilişim Teknolojileri Mühendisliği ABD Doktora Programı

ÜNİFORM DAİRESEL KESİTLİ BORU AKIŞLARINDA KİNETİK ENERJİ VE MOMENTUM DÜZELTME FAKTÖRLERİNİN DEĞİŞİMİ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

3.2. DP Modellerinin Simpleks Yöntem ile Çözümü Primal Simpleks Yöntem

1. BÖLÜM VEKTÖRLER 1

EEM 452 Sayısal Kontrol Sistemleri /

K ve L arasında ikame yoktur. Bu üretim fonksiyonu Şekil

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III


ÇEVRE SICAKLIĞININ BİR KOMBİNE ÇEVRİM GÜÇ SANTRALİNİN PERFORMANSINA ETKİSİ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

MODEL DAYANAKLI UYARLAMALI DENETİM (MODUD) UYGULAMALARI

Selçuk Üniversitesi. Mühendislik-Mimarlık Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı. Venturimetre Deney Föyü

JEOTERMAL BÖLGE ISITMA SİSTEMLERİNDE SICAKLIK KONTROLUNUN DÖNÜŞ SICAKLIĞINA ETKİSİ

ÇÖZÜMLÜ SORULAR. ÇÖZÜM Boşluk miktarı: 100, Mil ile yatağın temas alanı : e 2. Hız gradyanı: Kayma gerilmesi:

Sahne Geçişlerinin Geometrik Tabanlı olarak Saptanması

Alçak Gerilimde Aktif Filtre ile Akım Harmoniklerinin Etkisinin Azaltılması

Adresleme yöntemleri öðrenilebilir Buyruklara iliþkin tüm özelikler, örneðin

8. HOMOMORFİZMALAR VE İZOMORFİZMALAR

ÖZGEÇMİŞ 1. Adı Soyadı : Mehmet Nur Alpaslan Parlakçı İletişim Bilgileri Adres

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUARI

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

C.Ü. İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, Cilt 6, Sayı 1,

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

BULANIK MANTIK DENETLEYİCİLERİ. Bölüm-2 Bulanık Kümeler

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

Katı Yakıtlı Buhar Kazanında Yakma Fanının Bulanık Mantık Denetleyici ile Kontrolü

T-450 AKIŞ ÖLÇME EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

olsun. Bu halde g g1 g1 g e ve g g2 g2 g e eşitlikleri olur. b G için a b b a değişme özelliği sağlanıyorsa

Risk yönetiminin kavramsal temelleri ve önemli ilkeleri. Farklı risk çeşitlerinin sınıflandırılması

Tanımlar, Geometrik ve Matemetiksel Temeller. Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. JDF329 Fotogrametri I Ders Notu

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

FEM ile, Hapsolmuş Kuantum Mekaniksel Sistemlerin Çözümü

AKIŞ ÖLÇME EĞİTİM SETİ DENEY FÖYÜ

İleri Diferansiyel Denklemler

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Modelleme bir sanattan çok bir Bilim olarak tanımlanabilir. Bir model kurucu için en önemli karar model seçiminde ilişkileri belirlemektir.

Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

2009 Kasım. KALDIRMA SİSTEMİ VİNÇ MOTORLARI a. M. Güven KUTAY a-vinc-motorlari.doc

Kontrol Sistemleri (EE 326) Ders Detayları

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Kamile ŞANLI KULA İletişim Bilgileri : Ahi Evran Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Adres Matematik Bölümü, KIRŞEHİR

Yazılım Mimari Tasarımından Yazılım Geliştirme Çatısının Üretilmesinde Model Güdümlü Bir Yaklaşım

B. Sermaye stoğunun durağan durum değerini bulunuz. C. Bu ekonomi için altın kural sermaye stoğu ne kadardır?

Sigma 29, , 2011 Research Article / Araştırma Makalesi A NEW APPROACH TO DETERMINE OPTIMUM GUARD INTERVAL FOR MC-CDMA SYSTEM

BÖLÜM III: Şebeke Modelleri. Şebeke Kavramları. Şebeke Kavramları. Şebeke Kavramları. Yönlü Şebeke (Directed Network) Dal / ok

uzayında vektörler olarak iç çarpımlarına eşittir. Bu iç çarpım simetrik ve hem w I T s formuna karşılık gelir. Buna p u v u v v v

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Çizelgeleme Nedir? Bir ürünün üretilmesi/hizmetin sunumu için

ARDIŞIL DEVRELER. Çıkışlar. Kombinezonsal devre. Girişler. Bellek

Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl

SICAKLIK KAYNAKLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

MAP 5000 seti küçük. Hırsız Alarm Sistemleri MAP 5000 seti küçük.

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

4.4. Gerilim Kararlılığının Temel Geçici Hal Durumu

LB1 UMx0E Premium Sound Kabin Hoparlörü Serisi

HAFİF TİCARİ KAMYONETİN DEVRİLME KONTROLÜNDE FARKLI KONTROLÖR UYGULAMALARI

İSTATİSTİK 2. Hipotez Testi 21/03/2012 AYŞE S. ÇAĞLI.

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

1.GRUPLAR. c (Birleşme özelliği) sağlanır. 2) a G için a e e a a olacak şekilde e G. vardır. 3) a G için denir) vardır.

İletim Hatları ve Elektromanyetik Alan. Mustafa KOMUT Gökhan GÜNER

Radyal Fidere En Uygun Büyüklükteki Yerel Elektrik Santralın En Uygun Yere Yerleştirilmesi

Kumlu şevlere oturan şerit temellerin analizi

Sinyaller ve Sistemler (EE 303) Ders Detayları

Ayrık-Zaman Sistemler

LA1 UMx0E 1 Metal Kolon Hoparlörleri

Kontrol Sistemlerinin Analizi

Matematiksel modellerin elemanları

G( q ) yer çekimi matrisi;

SIMÜLASYON DERS SORUMLUSU: DOÇ. DR. SAADETTIN ERHAN KESEN. Ders No:5 Rassal Değişken Üretimi

TEK BÖLGELİ GÜÇ SİSTEMLERİNDE BULANIK MANTIK İLE YÜK FREKANS KONTRÜLÜ

AYRIK ZAMANLI ELEKTRİK DEVRELERİNİN SONLU FARK DENKLEMLERİYLE MODELLENMESİ

EEM211 ELEKTRİK DEVRELERİ-I

Elena Battini SÖNMEZ Önder ÖZBEK N. Özge ÖZBEK. 2 Şubat 2007

INM 308 Zemin Mekaniği

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

1. GRUPLAR. c (Birleşme özelliği) sağlanır. 2) a G için a e e a a olacak şekilde e G (e ye birim eleman denir) vardır.

OPTIMIZASYON Bir Değişkenli Fonksiyonların Maksimizasyonu...2

KOMPOZİT ÇERÇEVELERİN DOĞAL FREKANSLARININ YAPI BOYUTLARINA VE FİBER AÇILARINA GÖRE DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ

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

DENİZ HARP OKULU ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

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

Elektronik Devreler I (EE 201) Ders Detayları

EĞRİSEL HAREKET : Silindirik Bileşenler

7. BÖLÜM BARA ADMİTANS VE BARA EMPEDANS MATRİSLERİ

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ

Sosyal Medyada İçerik Analizi. Yrd.Doç.Dr.Ahmet ÇETİNKAYA

1 Vektör Uzayları 2. Lineer Cebir. David Pierce. Matematik Bölümü, MSGSÜ mat.msgsu.edu.tr/~dpierce/

BÖLÜM 3 LAMİNER AKIMIN DİFERANSİYEL DENKLEMLERİ

Şekil 7.1 Bir tankta sıvı birikimi

Transkript:

Veri-İletişim Ağları İçin Tasarlanan Optimal H Akış Denetleyicisinin Perormans Seviyesi ve Kararlılık Payları Hakkı Ulaş Ünal ve Altğ İtar Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Anadol Üniversitesi, 647 Eskişehir {hnal,aitar}@anadol.ed.tr Özetçe Veri-iletişim ağlarındaki traık tıkanıklığını engellemek için akış denetleyicileri tasarlanmaktadır. Fakat, veri-iletişim ağlarındaki zaman gecikmelerinin varlığı, aynı zamanda da b zaman gecikmelerinin zaman ile değişen belirsizliklere sahip olması, optimal gürbüz bir akış denetleyicisi tasarımını zorlaştırmaktadır. Yakın zamanda Meinsma ve Mirkin taraından geliştirilen, çokl zaman gecikmeli sistemler için adobe yaklaşımı ile gerçekleştirilen optimal H denetleyici tasarımı sayesinde, b zorlğn üstesinden gelmek mümkündür. B çalışmada, tasarlanan gürbüz akış denetleyicisinin perormans seviyesi ve kararlılık paylarını inceleyeceğiz.. Giriş Günümüz veri-iletişim ağlarının en önemli problemlerinden birisi de traik tıkanıklığıdır. Veri-iletişim ağlarındaki traik tıkanıklığını azaltmak için, akış denetim yöntemleri yglanmaktadır. Akış denetim yöntemleri debi-tabanlı veya penceretabanlı olabilmektedir. Debi-tabanlı akış denetim yönteminde, denetleyici darboğaz nodnda gerçeklenmekte ve darboğaz nodndan aldığı geri-besleme bilgisi ile kaynaklara gidecek ygn veri debisi komtlarını belirlemeye çalışmaktadır. B sayede darboğaz nodna kaynaklardan gelen veri-debisini ayarlayarak, traik tıkanıklığını azaltmaya çalışmaktadır. Fakat, ağdaki zamanla değişen belirsizlikler içeren zaman gecikmeleri gürbüz akış denetleyicisi tasarımını zor kılmaktadır. Zaman gecikmeli sistemler için geliştirilen çeşitli denetleyici tasarım yöntemleri [ de verilmektedir. HankelToeplitz operatör yöntemi ile, Toker ve Özbay, tek-girdili tek-çıktılı zaman gecikmeli sistemler için, H optimal denetleyici tasarımını elde etmişlerdir [. Meinsma ve Zwart, [3 de J-spektral ayrıştırma yöntemini kllanarak tek zaman gecikmesine sahip sistemler için H denetleyici tasarımı yöntemini göstermişlerdir. Çokl zaman gecikmesine sahip sistemler için ise, Meinsma ve Mirkin, zaman gecikmeli sistemi tek zaman gecikmesi içeren bir dizi alt sisteme ayrıştırıp, ardından da J-spektral ayrıştırma yöntemleri kllanarak optimal bir çözüm yöntemi geliştirmiştir [4. Veri-iletişim ağlarında debi-tabanlı gürbüz denetleyici tasarımı, [5 ve [6 da, sistemdeki zaman gecikmelerinin belirsiz ama zamanla değişmediği kabl edilerek, [ deki yöntem ile yapılmıştır. [7 de ise, sistemdeki zaman gecikmelerindeki belirsizliklerin zamanla değiştiği drm ele alınarak gürbüz denetleyici tasarımı yapılmıştır. Fakat, [7 deki denetleyici, [ deki tek girdili tek çıktılı zaman gecikmeli sistemler için olan denetleyici tasarımı yöntemi kllanılarak elde edilmiştir. Dolayısıyla, [7 de debi-tabanlı gürbüz denetleyici tasarımı yapılırken, her bir kanal için ayrı ayrı H denetim problemleri çözülüp, ardından da blnan çözümlerin belirli ağırlıklarla birleştirilmesi sonc denetleyici elde edilmektedir. B drmda ise, elde edilen denetleyici alt-optimal bir denetleyicidir. Veri-iletişim ağları için optimal gürbüz bir denetleyici, [4 de snlan yöntem kllanılarak ilk olarak [8 de, ardından da [9 da verilmiştir. Sistemdeki zaman gecikmelerinin belirsiz kısmının negati olmasına izin verildiğinde sistemin matematiksel modelindeki belirsizlik bloğ nedensel olamayabilmektedir [. Dolayısıyla, [8 de optimal H denetleyici tasarımı yapılırken, küçük kazanç teoriminin kllanılabilmesi için, belirsizlik bloğnn nedensel olmasını sağlamak amacıyla zaman gecikmelerinin belirsiz kısmının daima poziti oldğ kabl edilmiştir. B drmda, nominal zaman gecikmeleri olarak minimm zaman gecikmeleri ele alınıp denetleyici tasarlanmıştır. Fakat, [ ve [ de elde edilen sonçlar üzerine, [9 da b kısıt kaldırılmıştır. Dolayısıyla, [9 da tasarlanan denetleyici, [8 de tasarlanan denetleyiciye oranla daha avantajlıdır (bkz. [). B bildiride, öncelikle ikinci bölümde [9 da ele alınan problem tanıtılıp elde edilen sonç özetlendikten sonra, üçüncü bölümde elde edilen b denetleyicinin perormans seviyesi ve kararlılık payları incelenecektir. Bildirinin ilerleyen bölümlerinde, k, k boytl ve tüm elemanları olan matrisi, I k, k k boytl birim matrisi, bdiag(...), blok köşegen bir matrisi,, H normn, M, M matrisinin (vektörünün) transpozn, HM(, ) eşgraik dönüşümü (homographic transormation) [3 göstermektedir.. Matematiksel Model ve Denetleyici Tasarımı Akış denetim probleminin matematiksel modeli darboğaz nodndaki kyrk znlğnn dinamiğinden elde edilebilir. n kaynaklı bir veri-iletişim ağı için, kyrk znlğnn dinamiği; n q(t) = ri(t) b c(t) () olarak yazılır [7. Brada, i=

q(t): t anında darboğazda olşan kyrk znlğn, c r b i(t): t anında i ninci kaynaktan darboğaza gelen veri debisini, c(t): t anında darboğazdan ayrılan veri debisini /s göstermektedir. Ayrıca, r i(t), t anında darboğaz nodndaki denetleyici taraından i ninci kaynak için belirlenen veri debisi komt olmak üzere, P o (s) q r b i(t) = { ( τ i (t))ri(t τi(t)), t τ i (t), t τ i (t) < z w W (s) oldğ gösterilmiştir [7. Brada, τ i(t) := τi b (t)τ i (t) i ninci kanaldaki toplam gecikme miktarı olmak üzere, τ b i (t): t anında darboğaza i ninci kaynaktan laşan veri için denetleyici taraından belirlenen veri debisi komtnn i ninci kaynağa laşması için geçen süre (geri yöndeki gecikme), τ i (t): t anında darboğaza i ninci kaynaktan laşan verinin i ninci kaynaktan darboğaza erişmesi için geçen süredir (ileri yöndeki gecikme). Geri ve ileri yöndeki zaman gecikmeleri zamanla değişen belirsizlikler içerdiğinden, her iki yöndeki zaman gecikmelerini, zamanla değişmeyen nominal kısım ve zamanla değişen belirsiz kısım olarak ayrıştırabiliriz. B drmda, i ninci kaynaktaki geri yöndeki zaman gecikmesini τi b (t) = h b i δi(t), b ileri yöndeki zaman gecikmesini de τ i (t) = h i δ i (t) olarak ayrıştırırsak, h b i ve h i, sırasıyla, geri ve ileri yöndeki nominal zaman gecikmeleri, δi(t) b ve δ i (t) ise, sırasıyla, geri ve ileri yöndeki zamanla değişen zaman gecikmesi belirsizlikleri olarak tanımlanır. B drmda, i ninci kanaldaki nominal zaman gecikmesi h i = h b i h i, zamanla değişen zaman gecikmesi belirsizliği ise δ i(t) = δi b (t) δ i (t) olr. Brada, δ i > ve β i βi < olmak üzere, belirsiz kısımların δ i(t) < δ i, δ i(t) <, δ i (t) < β i şeklinde sınırlı oldğ kabl edilmiştir. Ağda blnan nominal zaman gecikmelerini h h... h n olacak şekilde sıralayıp, ağdaki arklı zaman gecikmelerinin sayısının da N tane oldğn kabl edilmiştir. B drmda, h = h ve h = h i olarak tanımlıyalım, öyleki i, h i < h ı sağlıyan en küçük indis olsn. Benzer şekilde, h 3 = h i3 olarak tanımlıyalım, öyleki i 3, h i3 < h ı sağlıyan en küçük indis. B şekilde devam ederek, ağdaki N tane arkłı zaman gecikmesi, h i lar biçiminde iade edilmiştir. Bnn yanı sıra, l i (i =,..., N) nominal zaman gecikmesi h i olan kanalların sayısını belirtsin ( N i= li = n). B drmda, akış denetim probleminin matematiksel modeli Şekil de oldğ gibidir. Brada, - P o(s) = n nominal sistemin zaman gecikmeleri s çıkartılmış drmna ait transer matrisini, - zaman gecikmelerindeki belirsizliği iade eden, doğrsal, zamanla değişen ve L çıkarsanmış (indced) norm den küçük bir sistemi, ) - Λ (s) := bdiag (e h s I l,, e h N s I ln, sistemdeki arkłı nominal zaman gecikmelerine ait matrisi, r e Λ (s) K (s) Şekil : Akış Denetim Probleminin Modeli [9. - W (s) = [ W i(s) = β i s [ δ i q d W (s)... Wn(s), olmak üzere, zaman gecikmelerindeki belirsizlik için kllanılan ağırlık matrisini, - K(s) ise, tasarlanacak olan denetleyiciyi göstermektedir. Şekil deki belirsizlik bloğnn L çıkarsanmış norm den küçük oldğndan dolayı, tasarlanacak K denetleyicisinin sistemi gürbüz bir şekilde kararlı kılması için küçük kazanç koşlndan aydalanabiliriz [. Dolayısıyla, nominal sistemi kararlı kılan K denetleyicisi eğer Λ K( P oλ K) W eşitsizliğini de sağlıyorsa, tasarlanan denetleyici gerçek sistemi gürbüz bir şekilde kararlı kılar. Λ içsel (inner) bir matris oldğndan, gürbüz kararlılık için yeterli koşl, K( P oλ K) W, () olarak yazılabilinir. Darboğaz nodnda gerçekleştirilecek denetleyicinin sistemi zamanla değişen belirsiz zaman gecikmelerine karşın gürbüz bir şekilde kararlı kılması, nominal sistem için lim t c(t) =: c oldğ drmda, q d istenen kyrk znlğ olmak üzere, lim t q(t) = q d izlemesini sağlaması istenmektedir. Ayrıca, ağdaki kapasitenin istenilen kaynaklara istenilen oranlarda paylaşımının sağlanması olarak tanımlanan adil kapasite paylaşımını da sağlaması istenmektedir; lim t r j(t) = α jc, j =,..., n. Brada, α j > parametreleri, n j= αj = şartını sağlayan kapasite paylaşım parametreleridir [7. [4 de, ykarıda özetlenen akış denetimi probleminin çözümü olarak bir optimal H denetleyici blmak amacıyla, bir karma hassasiyet minimizasyon (KHM) problemi tanımlanmıştır. Şekil de verilen KHM probleminde, - d = q d c, - y = q d q, - W (s) = s, - W 3(s) = s, kyrktaki izleme şartını sağlamak amacıyla tanımlanan e çıktısı için kllanılan ağırlık onksiyonn,

z w d P z ŷ P w Po W W W3 e K Λ e W 4 Λ r K y Şekil 3: 4-Blok Problemi. F q d q Şekil : Karma Hassasiyet Minimizasyon Problemi [4. r F r HM(G Λ, Q Λ) κ s ǫ y s α α α 3 - W 4(s) = α s....., adil kapasite paylaşımının sağlanması amacıyla tanımlanan e α n α çıktısı için kllanılan ağırlık matrisini göstermektedir. Şekil de tanımlanan problemde amaç, bloğ çıkartıldıktan sonra kalan sistemi içten kararlı kılacak aynı zamanda da, w := [w d dan z := [z e e ye olan kapalı döngü transer matrisinin H normn verilen γ > değerinden küçük yapmayı başaracak K denetleyicisinin blnmasıdır. S := (P oλ K) olarak tanımlanırsa, w dan z ye olan kapalı döngü transer matrisi Λ KSW Λ KSW W 3SW W 3SW W 4Λ KSW W 4Λ KSW olarak yazılabilir. Dolayısıyla, bloğ çıkartıldıktan sonra kalan sistemi içten kararlı kılacak denetleyici verilen γ > değeri için, Λ KSW Λ KSW W 3SW W 3SW γ, (3) W 4Λ KSW W 4Λ KSW koşln da sağlamalıdır. Tanımlanan KHM problemi soncnda tasarlanacak denetleyicinin ( ) izleme şartlarını sağlaması için ǫ > için, M(s) := s ve N(s) := n ol- sǫ sǫ mak üzere P o(s) = M (s)ñ(s) biçiminde H anlamda bir asal ayrıştırma gerekir. Yapılan b asal ayrıştırma ile Şekil de tanımlanan probleme denk olan 4-blok problem Şekil 3 deki biçimde elde edilir. Brada, K = K M ve ŷ = M y olarak tanımlanır. B drmda Şekil de tanımlanan KHM problemine denk olan Şekil 3 deki 4-blok probleminde girdi-çıktı ilişkisi; [ z ŷ = P [ w = [ P P P P [ w olarak yazılır. P standart H kabllenmelerini sağlamaktadır [9. Dolayısıyla, [4 de önerilen yöntem ve [9 daki adımlar (4) Şekil 4: Denetleyicinin Yapısı. izlenerek, akış denetim problemi için, H tabanlı optimal bir akış denetleyicisi elde edilebilinir. Elde edilen K denetleyicisinin yapısı ise Şekil 4 de verildiği gibidir. Brada F, köşegeninde ler, köşegeninin altında gecikmeler ve sonl dürtü yanıtlı süzgeçler içeren n n boytl bir alt-köşegen transer matrisi, F gecikmeler ve sonl dürtü yanıtlı süzgeçler γ içeren n boytl bir transer matrisi, κ := n i= (δ i ) ise bir sabittir. Ayrıca, G Λ, denetleyici tasarımı soncnda elde edilen çite kararlı (bistable) bir transer matrisi ve Q Λ, Q Λ < olan herhangi bir transer matrisidir (detaylar için bkz. [9). Elde edilen denetleyici, verilen γ hassasiyet seviyesi için sistemi gürbüz kararlı kılmakta ve izleme şartını sağlamaktadır. Ayrıca, iterati bir çözümle b hassasiyet seviyesi minimize edilerek K denetleyicisinin tanımlanan KHM probleminin optimal denetleyicisi olması da sağlanabilir. 3. Denetleyicinin Perormans Seviyesi ve Kararlılık Payları Denetleyicinin amacı nominal sistemi içten kararlı kılmak ve Şekil 3 de w dan z ye olan transer matrisinin H normn en aza indirgemek oldğndan, elde edilen b en küçük normn tersi,, denetleyicinin perormans seviyesi olarak γ opt tanımlanabilir. Öte yandan, kapalı döngü sistem zaman gecikmelerindeki belirsizliklere rağmen kararlı kılınmak istendiğinden, kapalı döngü sistemin kararlılığını bozmadan b gecikmelerin büyüklüklerinin ve türevlerinin büyüklüklerinin alabileceği en büyük değerler kararlılık payları olarak adlandırılabilir. Brada, kapalı döngü sistemin kararlılığını bozmadan δ i(t), δ i(t) ve δ i (t) nin alabileceği en büyük değerleri sırasıyla δ i, ve β i ile göstereceğiz. Denetleyicinin perormans seviyesini ve kararlılık paylarının, tasarım parametreleri olan δ i, βi ve β i değiştirildikçe nasıl değişeceğini görmek için iki kanallı bir veri-iletişim ağını ele alalım. Nominal zaman gecikmeleri h =.3 ve h =., kapasite paylaşım parametreleri α = ve 3 α = olsn. 3 Tasarım parametreleri δ i ve yi. δ = δ ve β = β.95 aralıklarında değiştireceğiz. β i para-

/γ opt.5 /γ opt.5.5 β..4 δ =δ.6.8.5 β..4 δ =δ.6.8 Şekil 5: Denetleyicinin Perormans Seviyesi (β i = ). Şekil 7: Denetleyicinin Perormans Seviyesi (β i = βi)..5.4.3 /γ opt.5...5 β..4 δ =δ.6.8.5 β..4 δ =δ.6.8 Şekil 6: Denetleyicinin Perormans Seviyesi (β i = βi/). Şekil 8: δ i(t) nin kararlılık payı (β i = ). metresini ise üç drmda, β i =, β i = =, inceleyeceğiz. β i =, β i = = βi drmları için denetleyicinin perormans seviyesinin δ i ve ye göre değişimi, sırasıyla, Şekil 5, 6 ve 7 de gösterilmiştir. B şekillerden görüldüğü gibi, b tasarım parametrelerinin her birinin değeri büyütüldükçe perormans seviyesi düşmektedir. Özelde değeri e yaklaştıkça perormans seviyesi sııra yaklaşmaktadır. B beklenen bir sonçtr. Çünkü, tasarım parametrelerinin değerini büyütmek, daha geniş bir belirsizlik aralığında sistemin kararlı olmasını istemek anlamına gelmektedir. B drmda da denetleyicinin perormansının düşmesi beklenir. parametresinin değerini alması, δi(t) = olabileceği anlamına gelir ki, b da t anında darboğaz nodna laşan veri miktarı üzerinde denetleyicinin hiç bir etkisinin olamayacağı demektir. Dolayısıyla, b drmda denetleyicinin perormansının sıır olacağı söylenebilir. Tasarlanan optimal H denetleyicisi K opt n nominal sistemi gürbüz bir şekilde kararlı kılması için () koşln sağlaması yeterlidir. Tasarlanan denetleyici sistemi içten kararlı kılmakta aynı zamanda da (3) koşlnda sağlamaktadır. Dolayısıyla, K opt ( P oλ K opt ) W γ opt eşitsizliği otomatik olarak sağlanmaktadır. Ayrıca, tasarlanan K opt denetleyicisi, K opt ( P oλ K opt ) W =: ρ γ opt eşitsizliğini de garanti eder. B drmda, gürbüz kararlılık koşlnn sağlanması için, gerçek kararlılık paylarının minimm değerlerinin aşağıdaki koşlları sağlaması yeterlidir: ve β i = β i i =,, n (5) βi ρ βi δ i = ρ δ i, i =,, n. (6) Ykarıdaki, βi, β i ve δ i, sırasıyla, δi(t), δ i (t) ve δi(t) için gerçek kararlılık paylarıdır. Brada ρ parametresi tasarlanan denetleyiciye bağlı oldğndan, tasarım parametrelerine (δ i, ) bağlı olarak değişmektedir. β i = drm için, β i = kabllenmesi altında, δ i ve değiştirildikçe, (5) denkleminin çözümünden, βi nin aldığı değerler Şekil 8 de gösterilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi, δi(t) ile ilgili olan tasarım parametresinin değeri arttırıldıkça, δ i(t) nin kararlılık payı, de artmaktadır. Diğer tasarım parametresi δ i arttırıldıkça bir miktar azalmakla birlikte, b değişim diğeri kadar etkili değildir. β i = drm için δ i ve değiştirildikçe, (6) denkleminden δ i nin aldığı değerler ise Şekil 9 da gösterilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi, δ i(t) ile ilgili olan δ i tasarım parametresinin değeri arttırıldıkça, δ i(t) nin kararlılık payı, δ i da artmaktadır. Diğer tasarım parametresi nin küçük değerleri için δ i nin değişimlerinden azla etkilenmemekle beraber,

.5. δ i.5..5..5.5..8.5.6.4. β =β δ =δ Şekil 9: δ i(t) nin kararlılık payı (β i = )..5.5 β..4 δ =δ.6.8.3. δ i Şekil : δ i(t) nin kararlılık payı (β i = βi/)....5 β..4 δ =δ.6.8.5..5 Şekil : δ i(t) nin kararlılık payı (β i = βi/). değerine yaklaştıkça, δ i hızla sııra düşmektedir. Bnn nedeni, ykarıda da açıklandığı gibi, δi(t) = oldğnda t anında darboğaz nodna laşan veri miktarı üzerinde denetleyicinin hiç bir etkisinin olamayacağıdır. β i = drm için, β i = kabllenmesi altında, δ i ve değiştirildikçe ve δ i nin aldığı değerler, sırasıyla, Şekil ve de gösterilmiştir. B drm için de ykarıdaki drma benzer sonçlar görülmektedir. B drmda δ i değiştirildikçe β i nin aldığı değerler ise Şekil de gösterilmiştir ( = β i oldğndan, b drmda β i nin a- labileceği değerler.5 den küçüktür). δ i (t) ile ilgili olan β i tasarım parametresinin değeri arttırıldıkça, δ i (t) nin kararlılık payı, β i nin de arttığı b şekilden görülmektedir. Diğer tasarım parametresi δ i arttırıldıkça ye benzer şekilde β i in de bir miktar azaldığı görülse de, b değişim diğeri kadar etkili değildir. Son olarak, β i = drm için, β i = kabllenmesi altında, δ i ve değiştirildikçe ve δ i nin aldığı değerler, sırasıyla, Şekil 3 ve 4 de, δ i değiştirildikçe β i nin aldığı değerler ise Şekil 5 de gösterilmiştir. B drm için de ykarıdaki drmlara benzer sonçlar görülmektedir. 4. Sonçlar B çalışmada, veri iletişim ağları için [9 da elde edilen optimal H akış denetleyicisinin perormans seviyesi ve kararlılık.4.8..6.4. β =β δ =δ Şekil : δ i (t) nin kararlılık payı (β i = βi/)..3...8.5.6.4. β δ =δ Şekil 3: δ i(t) nin kararlılık payı (β i = βi).

δ i.5..5..5.5 β..4 δ =δ Şekil 4: δ i(t) nin kararlılık payı (β i = βi)..3...5 β..4 δ =δ Şekil 5: δ i (t) nin kararlılık payı (β i = βi). payları incelenmiştir. Kanallarındaki gecikmeleri arklı olan iki kanallı örnek bir veri-iletişim ağı üzerinde yapılan çalışmalarda, beklendiği gibi, gürbüzlük sınırlarıyla ilgili olan tasarım parametrelerinin (δ i, βi ve β i ) değerleri arttırıldıkça denetleyicinin perormans seviyesinin düştüğü görülmüştür. Ancak, bna karşın, b parametrelerin değerleri arttırıldıkça kararlılık paylarının da arttığı gözlenmiştir. Daha açık olarak, δ i, βi parametrelerinin büyütülmesi, sırasıyla, δ i(t), δi(t) ve δ i (t) in kararlılık paylarını arttırmaktadır. Dahası, δi(t) ve δ i (t) in kararlılık payları δ i parametresinin değerinden azla etkilenmemektedir. Ancak, parametresinin e yakın seçilmesi δ i(t) nin kararlılık payını olmsz etkilemektedir. Sonç olarak, (β i olması gerektiğinden aynı zamanda da β i ) e yakın seçilmemek koşlyla, b parametrelerin büyük değerlerde seçilmesi denetleyicinin gürbüzlüğünü arttıracak, ancak perormans seviyesinin düşmesine neden olabilecektir. Dolayısıyla b paremetrelerin seçimi, beklendiği gibi, gürbüzlük ve perormans arasında bir öncelik seçimini gerektirmektedir. 5. Kaynakça [ Niclesc, S.-I., Delay Eects on Stability: A Robst Control Approach, LNCIS, c. 69, Springer-Verlag,..6.6.8.8 [ Toker, O. ve Özbay, H., H optimal and sboptimal controllers or ininite dimensional SISO plants, IEEE Transactions on Atomatic Control, c. 4, ss. 75 755, 995. [3 Meinsma, G. ve Zwart, H., On H control or dead-time systems, IEEE Transactions on Atomatic Control, c. 45, ss. 7 85,. [4 Meinsma, G. ve Mirkin, L., H control o systems with mltiple I/O delays via decomposition to adobe problems, IEEE Transactions on Atomatic Control, c. 5, ss. 99-, 5. [5 Özbay, H., Kalyanaraman, S. ve İtar, A., On ratebased congestion control in high-speed networks: Design o an H based low controller or a single bottleneck, Proceedings o the American Control Conerence, Philadelpia, PA, ABD, ss. 376 38, Haziran 998. [6 Özbay, H., Kang, T., Kalyanaraman, S. ve İtar, A., Perormance and robstness analysis o an H based low controller, Proceedings o the IEEE Conerence on Decision and Control, Phoenix, AZ, ABD, ss. 69-696, Aralık 999. [7 Qet, P.-F., Ataşlar, B., İtar, A., Özbay, H., Kalyanaraman, S. ve Kang, T., Rate-based low controllers or commnication networks in the presence o ncertain timevarying mltiple time delays, Atomatica, c. 38, ss. 97 98,. [8 Ünal, H. U., Ataşlar-Ayyıldız., B., İtar, A. ve Özbay, H., Robst Controller Design or Mltiple Time-Delay Systems: The Case o Data Commnication Networks, Proceedings o the 7th International Symposim on Mathematical Theory o Networks and Systems, Kyoto, Japonya, ss. 63-7, Temmz 6. [9 Ünal, H. U., Ataşlar-Ayyıldız, B., İtar, A. ve Özbay, H., Robst Flow Control in Data-Commnication Networks with Mltiple Time-Delays. Yayınlanmak üzere gönderildi. [ Ünal, H. U. ve İtar, A., Utilization o non-casal ncertainty blocks in the robst controller design problem or systems with mltiple ncertain time-delays. Proceedings o the 8th International Symposim on Mathematical Theory o Networks and Systems, Blacksbrg, Virginia, ABD, Temmz 8. [ Ünal, H. U. ve İtar, A., A small gain theorem or systems with non-casal sbsystems, Atomatica. Yayınlanmak üzere kabl edildi. [ Ünal, H. U. ve İtar, A., Utilization o non-casal ncertainty blocks in the robst low controller design problem. Proceedings o the nd IEEE Mlti-conerence on Systems and Control, San Antonio, Teksas, ABD, Eylül 8. [3 Kimra, H., Chain-Scattering Approach to H Control, Birkhaser, 996. [4 Ataşlar, B., Veri iletişim ağlarında gürbüz akış kontrolü, Doktora Tezi, Anadol Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 4.