MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Benzer belgeler
MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

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

İleri Diferansiyel Denklemler

13. Karakteristik kökler ve özvektörler

VEKTÖR UZAYLARI 1.GİRİŞ

8.Konu Vektör uzayları, Alt Uzaylar

ELE401/ /17 GÜZ ÖDEV 2 - ÇÖZÜMLER

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

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

Lineer Dönüşümler ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv.Dr. Nevin ORHUN

İleri Diferansiyel Denklemler

1 Lineer Diferansiyel Denklem Sistemleri

BELİRSİZLİK İÇEREN SİSTEMLERİN GUTMAN-HAGANDER METODUYLA KONTROLÜ

İleri Diferansiyel Denklemler

Sürekli-Zaman Sinyallerinin Matematiksel Tanımlanması

İleri Diferansiyel Denklemler

Özdeğer ve Özvektörler

2 1 fonksiyonu veriliyor. olacak şekilde ortalama değer teoremini sağlayacak bir c sayısının var olup olmadığını araştırınız. Eğer var ise bulunuz.

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Şayet bir lineer sistemin en az bir çözümü varsa tutarlı denir.

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

Lineer Cebir. Doç. Dr. Niyazi ŞAHİN TOBB. İçerik: 1.1. Lineer Denklemlerin Tanımı 1.2. Lineer Denklem Sistemleri 1.3. Matrisler

MATEMATİK ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ - DENEME SINAVI DENEME. Diğer sayfaya geçiniz.

Otomatik Kontrol. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemin Genel Gereklilikleri

Salim. Yüce LİNEER CEBİR

Şimdi de [ ] vektörünün ile gösterilen boyu veya büyüklüğü Pisagor. teoreminini iki kere kullanarak

x 1,x 2,,x n ler bilinmeyenler olmak üzere, doğrusal denklemlerin oluşturduğu;

Math 322 Diferensiyel Denklemler Ders Notları 2012

Aslı AYKAÇ, PhD. Near East University Faculty of Medicine Department of Biophysics

Prof. Dr. Mahmut Koçak.

Sistem Dinamiği. Bölüm 5-Blok Diyagramlar, Durum-Değişken Modelleri ve Simülasyon Metodları. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

x 0 = A(t)x + B(t) (2.1.2)

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

MKM 308 Makina Dinamiği. Eşdeğer Noktasal Kütleler Teorisi

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

4. BÖLÜM DOĞRUSAL DENKLEM SİSTEMLERİ

6. Ders. Mahir Bilen Can. Mayıs 16, 2016

Bu durumda ya cozum yoktur veya sonsuz cozum vardir. KIsaca cozum tek degildir. Veya cozumler birbirine lineer bagimlidir.

8.04 Kuantum Fiziği Ders XII

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ İLKÖĞRETİM ÖĞRETMENLİĞİ LİSANS TAMAMLAMA PROGRAMI. Lineer. Cebir. Ünite

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ İLKÖĞRETİM ÖĞRETMENLİĞİ LİSANS TAMAMLAMA PROGRAMI. Analiz. Cilt 2. Ünite 8-14

ELKE315-ELKH315 Introduction to Control Systems FINAL January 2, 2016 Time required: 1.5 Hours

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

İleri Diferansiyel Denklemler

WEEK 4 BLM323 NUMERIC ANALYSIS. Okt. Yasin ORTAKCI.

Ç NDEK LER II. C LT KONULAR Sayfa Öz De er Öz Vektör.. 2. Lineer Cebir ve Sistem Analizi...

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

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

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi Grup Adı: Sıvı Seviye Kontrol Deneyi.../..

23. Sistem denge denklemlerinin direkt kurulması

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Standart ve Standart Olmayan Theta Metotlarının Bazı Uygulamaları ve Sonuçları

Lineer Bağımlılık ve Lineer Bağımsızlık

CEBİR ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

DEVRE VE SİSTEM ANALİZİ ÇALIŞMA SORULARI

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Matlab - Giriş (İleri Yapı Statiği II. Kısım)

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

Lineer Denklem Sistemleri Kısa Bilgiler ve Alıştırmalar

KONU 4: DOĞRUSAL PROGRAMLAMA MODELİ İÇİN ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ I

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

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

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

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

6. Sistemin toplam potansiyeli, rijitlik matrisi ve kurulması

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

İleri Diferansiyel Denklemler

Bekleme Hattı Teorisi

xy, de iki polinom verildiğinde bunların

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

Elektromanyetik Dalga Teorisi

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

Bu tanım aralığı pozitif tam sayılar olan f(n) fonksiyonunun değişim aralığı n= 1, 2, 3,, n,

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

LYS YE DOĞRU MATEMATİK TESTİ

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 )

Matris Cebiriyle Çoklu Regresyon Modeli

9.Konu Lineer bağımsızlık, taban, boyut Germe. 9.1.Tanım: V vektör uzayının her bir elemanı

Cebirsel Fonksiyonlar

Engineering Mechanics: Statics in SI Units, 12e. Equilibrium of a Particle

Parametrik doğru denklemleri 1

ii) S 2LW 2WH 2LW 2WH S 2WH 2LW S 3( x 1) 5( x 2) 5 3x 3 5x x Maliye Bölümü EKON 103 Matematik I / Mart 2018 Proje 2 CEVAPLAR C.1) C.

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

(14) (19.43) de v yi sağlayan fonksiyona karşılık gelen u = F v fonksiyonunun ikinci türevi sürekli, R de 2π periodik ve

WEEK 11 CME323 NUMERIC ANALYSIS. Lect. Yasin ORTAKCI.

Prof. Dr. Abdullah YILDIZ KİŞİSEL BİLGİLER: Adı Soyadı : Abdullah Yıldız Doğum Yeri : Kayseri/Yahyalı Doğum Tarihi: ÖĞRENİM DURUMU :

GEO182 Lineer Cebir. Matrisler. Matrisler. Dersi Veren: Dr. İlke Deniz Derse Devam: %70. Vize Sayısı: 1

İç-Çarpım Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv. Dr. Nevin ORHUN

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

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

Transkript:

MAK669 LINEER ROBUS KONROL Prof.Dr. Selim SİVRİOĞLU s.selim@gyte.edu.tr 7..4

Kararlılık analizi eorem :( Hurwitz) A Bu lineer sistemi sadece ve sadece bütün kökleri sol yarı düzlemde ise kararlıdır yani Re{ ( A)}, i i A gibi bir matris böyle bir özelliğe sahipse "kararlı" veya Hurwitz denir. Karekteristik denklemin kökleri si A bulunur.

Sistem kararlılığı d An essential issue in controlsystems design is the stability. An unstable system is of no practical value. his is because any control system is vulnerable to disturbances and noises in a real work environment, and the effect due to these signals would adversely affect the epected, normal system output in an unstable system. r + - e + u Ks () + Gs () y When a dynamic system is just described by its input/output relationship such as a transfer function (matri), the system is stable if it generates bounded outputs for any bounded inputs. his is called the bounded-input-bounded-output (BIBO) stability. For a linear, timeinvariant system modeled by a transfer function matri (G(s) ), the BIBO stability is guaranteed if and only if all the poles of G(s) are in the open-left-half comple plane, i.e. with negative real parts. G( s) C( si A) B D (I)

Sistem kararlılığı When a system is governed by a state-space model such as (II), a stability concept called asymptotic stability can be defined. A system is asymptotically stable if, for an identically zero input, the system state will converge to zero from any initial states. For a linear, timeinvariant system described by a model of (II), it is asymptotically stable if and only if all the eigenvalues of the state matri A are in the open-left-half comple plane, i.e. with positive real parts. ( t) A( t) Bu( t) y( t) C( t) Du( t) (II)

Lyapunov kararlılık tanımıyörüngesel kararlılık he concept of Lyapunov stability is one of the most prominent and fundamental in dynamics and control. It is primarily concerned with analyzing behavior of system trajectories near equilibrium but without eplicit computation of those solutions. System stability can be interpreted as a continuity of the system trajectories, with respect to initial conditions, over infinite time interval. he keywords here are over infinite time interval. hey highlight the difference between the notions of the stability and continuity on initial conditions. 5

Lyapunov kararlılık analizi Sistemin aşağıdaki şekilde tanımlandığını düşünelim. f (, t) () Burada durum vektörüdür ve f (, t) elemanlarının,,, ve t nin fonksiyonu olduğu bir n-vektördür. n Denklem () deki sistemin verilen bir başlangıç değerinde başlayan tek bir çözümü olsun. Bu çözümü t gözlemlenen zaman olmak üzere ( t ;, t ) olarak gösterelim. Burada, t t dir. Buradan ( t ;, t ) yazılabilir.

Lyapunov kararlılık analizi Denge durumu: () sisteminde gibi bir durum vektorü e f (, t) (bütün t değerleri için) () e sağlıyor ise sistem denge durumundadır denir. Eger sistem lineer ve zamandan bağımsız bir sistem ise f (, t) e A tek bir denge durumu vardr ı ( A singüler degil ise). Eger A singüler ise sonsuz sayıda denge durumu vardır. Nonlineer sistemlerde bir veya birden çok denge durumu olabilir. Bu durum değişkenleri sistemin sabit çözümlerine karşılık gelir ( bütün t değerleri için). e Denge durumlarının bulunması sistemin deferansiyel denklemini yani denklem () in çözümünü gerektirmez fakat sadece () denkleminin çözümünü gerektirir.

Lyapunov kararlılık analizi Lyapunov anlamında kararlılık: e gibi bir denge durumu etrafını yarıçapı k olan küresel bir bölge ile gösterelim. k e [( ) ( ) ( ) ] Euclidean norm / e e e n ne S( ) bölgesi aşağıdaki bütün noktalardan ibaret olsun: e S( ) e S( ) bölgesi de aşağıdaki bütün noktalardan ibaret olsun: S( ) ( t;, t ) t t için e 8

Lyapunov kararlılık analizi Kararlı ( t;, t ) Kararsız e () denklemindeki sistemin gibi bir denge durumu olsun. e Eger zaman t sonsuza doğru artarken S( ) bölgesinde başlayan S( ) bölgesini terk etmeyen S( ) yörüngesi var ise Lyapunov anlamında kararlıdır denir. reel sayısı genelde sayısına ve t bağlıdır. Eğer sayısı t bağlı değilse denge durumu uniform olarak kararlı denir. 9

Lyapunov kararlılık analizi Asimptotik Kararlı Asimptotik Karalılık: Zaman t sonsuza doğru artarken S( ) bölgesi içinde başlayan her çözüm S( ) terketmeden kararlıdır denir. ( t) t e yakınsıyor ise sistem asimptotik

Lyapunov kararlılık analizi Kararlı Asimptotik Kararlı Kararsız

Lyapunov kararlılık analizi Küresel bölgede her bir durum değişkeninin ve tanımlı bölgelerin düzlem üzerindeki iz düşümü:

Lyapunov kararlılık analizi Let ( t; ) denote a solution of () with the initial condition ( t ). Suppose that this solution is unique and eists on a finite, possibly open-ended interval [ t, ). he continuity property of ( t; ) due to changes in can be described as follows: Given any positive constant, there must eist a sufficiently small positive constant >, such that for all perturbed initial conditions with, the corresponding perturbed solution ( t; ) deviates from the original by no more than, that is, ( t; ) ( t; ), for all t t. Figure illustrates the continuity property for a scalar system. 3

Lyapunov kararlılık analizi f (, t) f (, t) bütün t değerleri için sistemi eğer aşağıdaki şartları sağlayan bir Layapunov fonksiyonu var ise asimtotik kararlıdır. V ( ) V ( ) V ( ) V ( ) 4

Lyapunov kararlılık analizi Pozitif tanımlı(positive definite) skalar fonksiyon: V ( ) skalar fonksiyonu sıfır olmayan bütün durum değişkenleri için V ( ) sağlıyorsa pozitif tanımlıdır denir. Sadece durum uzayının orijininde V ( ). Negatif tanımlı skalar fonksiyon: Eğer V ( ) pozitif tanımlı ise V ( ) negatif tanımlıdır denir. Pozitif yarı tanımlı(positive semidefinite) skalar fonksiyon: V( ) fonksiyonu orijinde ve bazı durum değişkenlerinde sıfır olup diğer bütün durum değişkenlerinde pozitifse pozitif yarı tanımlıdır denir. anımsız skalar fonksiyon: Hem pozitif ve hemde negatif değerler alıyorsa V() tanımsız skalar fonksiyon denir. V ( ) pozitif tanımlı V ( ) ( ) pozitif yarı tanımlı V ( ) (3 ) negatif tanımlı V ( ) tanımsız 5

Lyapunov kararlılık analizi - 3 3 sisteminin asimtotik kararlı olduğunu gösteriniz. - ( ) ( ) sisteminin asimtotik kararlı bir sistem olup olmadığını gösteriniz. 6

Ödev - - ( ) ( ) sisteminin asimtotik kararlı bir sistem olup olmadığını gösteriniz. 6 5 sisteminin V 6 V 3V 3 aday Lyapunov fonksiyonlari icin asimtotik kararlı olup olmadiğini gösteriniz. 7

Lineer sistemlerin Lyapunov kararlılık analizi A (I) lineer bir sisteminin asimptotik kararlı olması için A matrisinin bütün özdeğerlerinin negatif reel kısımlara sahip olması veya karakteristik denklemin n n si A s as an s an kökleri negatif reel olmalıdır. Lyapunov yaklaşımı cebirsel bir yaklaşımdır ve karakteristik denklemin bulunmasını gerektirmez. Eğer A singüler olmayan bir matris ise ve bu durumda denge durumu sadece orijin dir. 8

Lineer sistemlerin Lyapunov kararlılık analizi Durum uzayı denklemi (I) için aşağıdaki Laypunov denklemini seçelim: V ( ) P V( ) pozitif tanımlı seçildiğinden asimptotik kararlılık için fonksiyonun türevi V( ) negatif tanımlı olmalıdır. Bu yüzden P pozitif tanımlı reel bir matris. reel bir vektör ve A reel bir matris olarak kabul ediyoruz. V( ) zamana bağlı türevi: V ( ) Q olacak şekilde seçilebilir. Bu durumda V ( ) P P ( A) P PA A P PA A P PA Q A P PA Q A P PA pozitif tanımlı 9

Lineer sistemlerin Lyapunov kararlılık analizi Verilen yaklaşımda: P Q pozitif tanımlı seçiliyor pozitif tanımlı mı diye kontrol ediliyor Eger Q pozitif tanımlı seçilir P nin pozitif tanımlı olup olmadığına karar verilirse AP PA Q Q I seçilirse A P PA I

Lineer sistemlerin Lyapunov kararlılık analizi Örnek: sisteminin kararlı olup olmadığını Lyapunov analizi ile bulunuz. V ( ) P A P PA I p p p p p p p p p p 3/ / p p / p p p p p p p p p p p p 3 3/ /, pozitif tanımlı / p p 3 p p p p p p p

Lineer sistemlerin Lyapunov kararlılık analizi P yerine yazılırsa Lyapunov fonksiyonu: 3 V ( ) P (3 ) Lyapunov fonksiyonunun türevi elde edilirse: V( ) (3 ) ( ) (3 V d V dt d dt ) ( ) (3 ) ( ) ( ) ( ) A V ( ) ( )

Mekanik sistemler ve Lyapunov fonksiyonu m y k y c y k ( y y ) c ( y y ) m y k ( y y ) c ( y y ) m y c c c y k k k y m y c c y k k y y y c m m c k k Mq Cq Kq q y y KE ( m y m y ) [ PE k y k ( y y ) ] kinetik enerji denklemi potansiyel enerji denklemi E ( k y k ( y y ) m y m y ) toplam enerji denklemi

Mekanik sistemler ve Lyapunov fonksiyonu A q I, A q M K M C K V P, P pozitif tanımlı secilsin. M V y y y y k k k y k k y m y m y y y ( k k ) y k y k y k y m y m y y y ( k y k y k y y k y y k y m y m y ) ( k y k( y y ) m y m y ) k ( y y ) Lyapunov fonksiyonu mekanik sistemlerde örnekte oldugu gibi sistemin toplam enerji ile ilişkilendirilebilir. oplam enerji

Mekanik sistemler ve Lyapunov fonksiyonu Seçilen P ve sistem matrisi A aşağıdaki eşitliği sağlaması için Q: A P PA Q Q C Mekanik bir sistemde Lyapunov olarak bulunur. Bu sonuçtan Q pozitif fakat singuler fonksiyonunun türevinin olduğundan dolayı Lyapunov kararlılık kriteri olarak A sisteminin kararlı olduğunu ispatlm a az. V çok küçük bir sayı olmak üzere ve P aşağıdaki şekilde olması demek sistemin toplam seçilirse: enerjisinin azalması anlamındadır. K C M K C M P Dolayısı ile sistemin toplam M M M M P pozitif tanımlı bir matrit s ir. Bu durumda Q enerjisinin zamanla azalması kararlı bir sistem oldugunu gösterir. K Q C M olarak bulunur. Yeterince küçük için CM pozitif tanımlı aynı zamanda Q pozitif tanımlıdır. Bu nedenle A sistemi kararlıdır.

Kontrol edilebilirlik anım: A Bu şeklindeki dinamik bir sistem veya ( A, B) matris çifti herhangibir zamanında ve herhangibir () başlangıç şartında iken eğer sistem durum vektörünü t ( t ) gibi sonlu bir değere yaklaşmasını sağlayan ut ( ) gibi bir giriş varsa kontrol edilebilirdir. Diğer durumlarda ( A, B) kontrol edilebilir değildir. 6

Kontrol edilebilirlik Durum uzayı denkleminin cevabı ( t t ) t e t e Bu d A( tt ) At ( ) ( ) ( ) ( ) t t (A) t t zamanında t ( ) olmasını sağlayan özel bir giriş aşağıdaki şekilde olsun ut ( ) gibi A ( tt ) A t ( ) ( ) ( ) u t B e W t e A ( tt ) A t Be t e c ( e ) BB e A A d (B) Burada W c ( t) kontrol aşağıdaki şekilde tanımlıdır: edilebilirlik Gramian matrisidir ve t A A Wc ( t) e BB e d 7

Kontrol edilebilirlik (A) denkleminde (B) yerine yazılır ve t t, t, ( t ) At ( t ) e t A( t ) A ( t ) A t e BB e ( e ) d t A( t ) A ( t ) e BB e d t e e A t A t ( ) ( ) ( t ) 8

Kontrol edilebilirlik matrisinin elde edilmesi Bir önceki çözüm özel bir durum için yapıldı. Genel kontrol edilebilirlik için durum uzayı denkleminin çözümünü düşünelim: t e t e Bu d A( tt ) At ( ) ( ) ( ) ( ) t t t t, t ve durum uzayının alacağı son değer t ( ) kabul edersek: At A( t ) ( t ) e () e Bu( ) d t At A( t ) e () e Bu( ) d t e e Bu At A( t ) () ( ) t d t A () e Bu( ) d elde edilir.

Kontrol edilebilirlik matrisinin elde edilmesi At e ( t) I ( t) A ( t) A ( t) A, ( k,,, m ) oldugundan m m e A n k k ( ) A yazılabilir. k t A k () e Bu( ) d () ( ) A Bu( ) d n k () A B ( ) u( ) d t k n k t ( ) u( ) d kabul edilirse () k A B n B AB A B Kontrol edilebilirlik matrisi n k k t n k k

Kontrol edilebilirlik matrisi Bir sistemin kontrol edilebilir olduğunu test etmenin bir çok yolu olmakla birlikte birinci yöntem kontrol edilebilirlik matrisinin rankına bakmaktır. ( AB, ) sisteminin kontrol edilebilir olması için edilebilirlik matrisi sadece ve sadece kontrol n M B AB A B rankının n (tam rank) olması gerekir. Burada n durum değişkeni sayısıdır. 3

Kontrol edilebilirlik Gramian matrisi Bir sistemin kontrol edilebilirligini hesaplamanin diger bir yolu kontrol Gramian matrisinin hesaplanmasıdır. ( A, B) sisteminin kontrol edilebilir olması için t herhangibir zaman için sadece ve sadece Gramian matrisi Wc ( t) nin tam rank(pozitif tanımlı) olması gerekir. Kararlı bir sistem için P W c ( ) şeklinde kabul edebiliriz yani ( AB, ) sisteminin kontrol edilebilir ise kontrol edilebilirlik Gramian: t A A P e BB e d pozitif tanımlı P ve tam ranka sahiptir. P aşağıdaki Lyapunov denkleminin çözümünden elde edilir. AP PA BB

Kontrol edilebilirlik Örnek : u 3 5 y AB 3 5 3 n 3 n M B A B rank(m)= sistem kontrol edilebilirdir.

Kontrol edilebilirlik u 3 5 y Örnek : kontrol edilebilirligini kontrol Gramian matrisi ile bulunuz. % ornek A=[ - ; 3-5]; B=[;]; C=[ -]; D=; %Kontrol edilebilirlik sys=ss(a,b,[],[]); Wc=gram(sys,'c') n=rank(wc) % Lyapunov denklemi kullanarak Wc=lyap(A,B*B') n=rank(wc)

Çıkış kontrol edilebilirlik A Bu y C Du Eger u(t) kontrol girişi t t t zaman aralığında verilen herhangi bir y( t ) başlangıç çıkış değerinden y( t ) herhangi bir sonlu çıkış değerine transer ediyorsa kontrol sistemi çıkış olarak kontrol edilebilirdir. n M C CB CAB CA B CA B D çıkış kontrol edilebilir olması için M n olmalıdır. C m( n) matrisinin rankı

Ölçülebilirlik anım: A Bu y C Du şeklindeki dinamik bir sistem veya ( A, C) matris çifti eğer herhangibir t zamanındaki () baslangıç şartı olmak uzere [, t ] zaman aralığında giriş u( t) ve çıkış yt ( ) nin zaman geçmişinden bulunabiliyorsa ölçülebilir denir. Aksi durumlarda ( A, C) ölçülebilir değildir.

Ölçülebilirlik matrisi ve Gramianı ( AC, ) sistemi olculebilirlik matrisinin ranki n ise olculebilirdir. C CA N n- CA Ölçülebilirlik Gramiani: t A A W () t e C Ce d o QW o ( ) t A A Q e C Ce d Lyapunov denklemi: A Q QA C C

Ölçülebilirlik matrisinin elde edilmesi [, t ] zaman aralığında verilen bir u( t) girişi ve baslangıç şartı için sistemin çıkış cevabı: t y t Ce t Ce Bu d Du t A( tt ) At ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) t u( t), t = kabul edilirse: At y( t) Ce () e At n k k ( t) A olduğundan n k y( t) ( t) CA () k k k y t t C t CA t CA n ( ) ( ) () ( ) () n ( ) () C CA y( t) ( t) ( t) n ( t) () n CA

Kontrol edilebilirlik ve ölçülebilirliğin fiziksel olarak anlaşılması Sensör Aktüatör. Mod. Mod 3. Mod Sensör ve aktüatorün 3. Modun nodal noktasına yerleştirilmesinden dolayı 3. Modun hem kontrol edilebilirliği hemde ölçülebilirliği yoktur.

Ölçülebilirlik örneği Şekildeki sistem birbirine yay ile tutturulmuş iki kütleyi göstermektedir. Kütleler sürtünmesi olmayan bir yüzey üzerinde hareket etmektedir. Hareket denklemi: 3 4 mq k( q q ) mq k( q q ) q, q, q, q degisken donusumu yapilirsa: A 3 k / m k / m 3 k / m k / m 4 4 İki farklı ölçüm matrisi durumu için ölçülebilirliği hesaplayalım. y 3 y 4 3 4 N C CA CA 3 CA rank( N) Ölçülebilir değil N Yari tanımlı(semidefinite) sistem q m k C CA CA -4 4 3 CA -4 4 rank( N) 4 q m Sistemde kütle olmasına rağmen tek kütle gibi hareket etme durumu olan sistemlerdir. Bu nedenle yarı tanımlı sistemler olarak isimlendirilmektedir.