FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Bir, Atilla" ile FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAyrık Katsayı Diyagram Yöntemi, Kendinden Uyarlamalı Ve Dayanıklı Kontrolörlerin Tasarımı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-05-21) Öcal, Ömür ; Bir, Atilla ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation EngineeringBu tezin amacı, doğrusal ve zamanla değişmeyen sistemler için geliştirilmiş bir kontrolör tasarım yöntemi olan Katsayı Diyagram Yöntemini (KDY) her türden ayrık doğrusal kontrol sistemlerinin tasarımına daha uygun bir şekle getirmektir. KDY temelde cebirsel bir yaklaşımdır. Bu yöntemde kontrolör polinomlarının katsayıları, eşdeğer zaman sabiti, kararlılık indeksi, ve kararlılık sınır indeksi gibi KDY parametreleri değerlerinin uygun seçilmesi sonucunda elde edilen hedef karakteristik polinom katsayıları ile sistemin kapalı çevrim karakteristik polinomunun katsayılarıyla karşılaştırılarak elde edilir. KDY yöntemiyle bir sistemin kapalı çevrim çıkış yanıtı aşımsız ve dayanıklı bir hale gelir. Ayrıca yerleşme zamanı da azalır ve sistem bozucu etkilerini de hızlı bir şekilde giderir. Bunun yanında tasarım işlevi basitleşir ve bilgisayar yapısına çok uygun hale gelir. Bu tasarım yönteminin en iyi özelliği, her türden sisteme en iyi sonuçlar elde edilecek şekilde uygulanabilir olmasıdır. Günümüzde kendinden ayarlamalı kontrolörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kontrolörle sistem insan faktöründen bağımsız olarak en iyi şekilde tasarlanabilir. Tezde önerilen KDY yöntemi yukarıda belirtilen görevlerin tümünü en iyi şekilde yerine getirir. Uygulamada sistemler ayrık kontrolörlerle kontrol edilir. Bu tezde geleneksel tasarımdan farklı olarak ilk kez bir ayrık-KDY tasarım yöntemi geliştirilmiştir. Ayrıca KDY yöntemi kendinden uyarlamalı sistemlerle hibrit bir şekilde bağdaştırılmıştır. Bunlara ek olarak KDY tabanlı dayanıklı kontrolör tasarım yöntemleri de geliştirilmiştir. Tezde önerilen bu yeni kontrolör tasarım yöntemleri çesitli kontrol sistemlerine uygulanmış ve elde edilen sonuçlar etraflı bir şekilde irdelenmiştir.
-
ÖgeBulanık kontrolör ile yeni bir global eniyileme yöntemi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Üstündağ, Berk ; Bir, Atilla ; 100797 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation EngineeringGlobal enküçültme, X<=Rn kompakt bir küme olmak üzere, fiR^R1 amaç ölçüt fonksiyonu, f*=min f (x) xeX (1) şeklinde tanımlanan bir f* değerini bulmayı amaçlar. f(x) fonksiyonunu enküçülten x değeri, ayrıca -f(x) fonksiyonunu enbüyüteceğinden, bu tanım global enbüyük için de geçerlidir ve genel olarak global eniyileme olarak adlandırılır. Amaç ölçüt fonksiyonu f nin süreksizliliği, birden fazla ekstremumunun bulunması, kullanılacak eniyileme tekniğini kısıtlar. Örneğin, süreksiz bir amaç ölçüt fonksiyonunun eniyilenmesinde, türev ifadesini kullanan yöntemlerde sorunlarla karşılaşılır. Şekil 1 'de birim geribeslemeli bir ayrık kontrol sisteminin blok yapısı görülmektedir. f(.) diferansiyel denklem takımı yerine bir f(x) fonksiyonu yerleştirilmesi halinde, kontrol kuramı kullanılarak, (1) ile tanımlanan global eniyileme probleminin çözümüne, aynı blok diyagramı ile yaklaşılabilir. Şekil 1 Sayısal arama probleminin bir otomatik kontrol sistemi olarak görülmesi. Kontrol kuramı gereği uygun seçilmiş bir G kontrolörü, sürekli halde e hata işaretini sıfıra götürür. Diğer bir bakış açısıyla, k adım sayısı olmak üzere, k-*» için e(k)-»0, f(u(k))-> r ya da, * eniyi çözümü ifade etmek üzere, f(u)-r I -»0 =>u*=x*, f(x*)=r (2) (3) k-xo XII ifadeleri geçerlidir. Buna göre, u kontrolör çıkışı, f(x)-r=0 denkleminin çözümünü verir. Özel olarak referans işaretinin r=0 olarak verilmesi durumunda, sürekli halde u'nun son değeri, f(x) fonksiyonunun bir köküne karşı düşer. Bu kontrol kuramı yaklaşımı diferansiyel denklemlerin sayısal çözümlerinde eniyilenmiş adım uzunluğunun hesaplanmasında kullanılmıştır [2]. Bu çalışmada ise, global eniyileme probleminin çözümünde kullanılacak olan bir fonksiyonun köklerinin belirlenmesinde, aynı yaklaşımda bulunulmuştur. Burada önerilen yöntemde, f(.) yerine, herhangi bir tek veya çok değişkenli amaç ölçüt fonksiyonu ve G yerine de bulanık tabanlı bir kontrolör kullanılır. Şekil 2 'de görülen kapalı çevrim kontrol düzeni ile flx)-r=0 denkleminin çözümü elde edilir. Burada örnekleme periyodu k adım sayışma karşı düşmekte ve çözüm olarak kontrolör çıkışı değerlendirilmektedir. Denklemlerin sayısal yöntemlerle özyinelemeli çözümleri yerine kontrol kuramı yaklaşımı ile çözümünde geleneksel kontrolörlerin kullanımı bazı sorunlar getirmektedir. Örneğin kök arama probleminde, PID türü kontrolör kullanıldığında, çözüme erişmede kararlılık sorunları ile karşılaşılır. Çözümü aranan f(x) fonksiyonunun kök civarındaki türevinin büyük olması sadece salınım yaratmamakta aynı zamanda kök noktasının atlanmasına da neden olmaktadır. -VOX şk Bulanık kontrolör du=Gc(E,CE) Şekil 2 Tek değişkenli f(x)-r=0 denkleminin çözümü için bulanık kontrolör kullanılan düzenin blok şeması. Burada açıklanan çözüm tekniğinde Mamdani'nin önerdiği bulanık kontrolör yapısı kullamlmıştır [24]. Şekil 2'de görülen blok yapıda e hatayı, ce hata değişimini, See hata ölçeklendirilme katsayısını, Scce hata değişiminin ölçeklendirilme katsayısını, E ölçeklendirilmiş hatayı, CE ölçeklendirilmiş hata değişimini, du bulanık kontrolör çıkışını, u ayrık integre edilmiş kontrolör çıkışım ve u* ulaşılan kök değerini belirtmektedir. Bu tür bir bulanık kontrolörün du çıkışı, hata ve hatanın değişimine göre belirli bir değerden sonra doymaya girmektedir. f(x) fonksiyonu kökünün aranmasında xm kullanılan kapalı çevrimli sistemdeki tek bellek elemanı bulanık kontrolör çıkışındaki integratördür. Sayısal çözüm amaçlı bu sistem, sınırlı giriş için sınırlı çıkış üreteceğinden, hatalı kontrolör parametresi seçimi, yalnızca aranan kök civarında sınırlı genlikli sahnıma yol açmaktadır. Bulanık kontrolör karar tablosu doğru seçilmiş ise, giriş kazanç parametrelerinde (See, Scce) ideal değerden sapma olması durumunda bile sistem, en fazla, aranan kök civarında kararlı bir salımma girer. Bulanık kontrolör çıkışı u, her iki işaret yönünde de doymaya girdiğinden sistem en azından Lyapunov anlamında kararlıdır. Arama yapılacak üst sınır US ; başlama noktası AS olsun. (AS,US) aralığında arama yapabilmek için u(0)=AS olmalıdır. Yapılan bu atama sayısal arama işlemine istenen bir noktadan başlanmasını sağlar. Unimodal bir fonksiyonun eniyilenmesi ya da köklerinin bulunmasına ilişkin çok sayıda yöntem bulunmaktadır. Bilindiği üzere yerel kök arama veya eniyileme yöntemleri unimodal olmayan fonksiyonlarda başarısız olabilmektedir. Bulanık kontrolör kullanılan bu yeni yöntemde, verilen bir başlangıç noktasından itibaren istenilen doğrultudaki bir köke erişilirken, sadece daha önceki sayısal denemeler ve bulanık karar tablosu referans alındığından, fonksiyonun karmaşıklığı çözüme ulaşma başarısını etkilemez. Bu özellik global eniyileme probleminin çözümünde kullanılmaktadır. Bulanık kontrolör ile global eniyileme için çeşitli yaklaşımlar mümkündür. Burada önerilen eniyileme algoritması, bulanık kontrolörlü kapalı çevrim kontrol düzeni ile çözüm istenen aralığın taranması üzerinedir. Tarama işlemi, alt sınırdan üst sınıra, üst sınırdan alt sınıra, ya da çok başlangıç noktalı yapılabilir. Eniyileme algoritması, alt sının başlangıç noktası kabul etmekte ve verilen bir f(.) fonksiyonunun enbüyük değerini aramaktadır. Aramaya başlanan noktada fonksiyon artış yönünde ise r=0 için f '(u)=0 çözümü sağa doğru aranır ve bulunan ilk kök yeni global enbüyük noktası olarak kabul edilir. Aramaya başlanan noktada fonksiyon azalma yönüde ise, r=f^u) için sağa doğru bulanık kontrolör ile kök aranır ve bulunan ilk kökten itibaren r=0 için f '(u)=0 çözümü elde edilerek varılan yeni nokta global enbüyük kabul edilir. Her iki halde de r=yeni global enbüyük, alınarak f(u)=r çözümü ile tekrarlı olarak işleme devam edilir. Arama sırasında kontrol işareti u>US koşulu oluşursa varılmış olan en son f (u)=0 çözümü global enbüyüğü verecektir. Bu durum şekil 3 'deki örnek bir fonksiyon üzerinde arama algoritmasının aldığı yol üzerinde (kaim çizgili) görülmektedir, f '(u)=0 çözümünde türev alma işlemini gerçekleştirmek için geri besleme yoluna z"1 öteleyici ve fark alıcı konularak f(k)-fpc-l) değeri kullanılabilir. Fakat adım boyu farklı olduğundan doğru sonuca ulaşmaktaki başarım düşmektedir. İşlem bilgisayar ortamında yapıldığında tercih edilmesi gereken, f(x) yerine sayısal türev (örneğin (f(x+h)-f(x))/h ) kullanmaktır. f(x)=0 alt işletiminde, sonlandırma kriteri olarak global aramada istenen duyarlılığı almak gerekmez. Çünkü, global noktalara f '(x)=0 çözümünün sonrasında ulaşılmaktadır. Örneğin, En=0.000001 hata üst sının ile çözüm isteniyorsa; kök arama çevrimlerinde E"=0.01 ; türev arama çevrimlerinde ise 1^=0.000001 seçmek aynı doğrulukta, daha kısa sürede çözüme ulaşmayı sağlar. Amaç ölçüt fonksiyonu değişkenleri üzerine getirilebilecek kısıtlamalara uymak için, amaç ölçüt fonksiyonuna ceza bileşeni eklenebilir
-
ÖgeÇok Girişli Sistemlerde Sınırlandırmalı Sonlu Zaman Kontrolu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1990) Güzelkaya, Müjde ; Bir, Atilla ; 14156 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation EngineeringSonlu zaman kontrol problemi, belirli bir başlangıç anında, belirli bir başlangıç durumunda bulunan bir sistemi, istenilen bir varış durumuna en küçük adım sayısında iletecek giriş değer dizisinin belirlenmesi problemi olarak tanımlanır. Giriş değer dizisinin belirlenebilmesi sistemin kontroledi lebi I ir olmasını gerektirir. Giriş ve durum değişkenleri sınırlandırılmamış tek girişli ve kontroledi lebi I ir sistemlerde sonlu zaman kontrol probleminin çözümü tekdir. Ancak çok girişli sistemlerde, problemin çok sayıda çözümü ile karşılaşılabilir. Giriş ve durum değişken lerinin sınırlandırılması halinde ise, sistemi varış durumuna ulaştırmak için gerekli adım sayısı artabileceğinden, tek girişli sistemlerde bile, sonsuz sayıda çözüm bulunabilir. Tezde ilk olarak, sonlu zaman kontrolü, giriş ve durum sınırlandırmaları göz önünde bulundurulmadan tanıtılmış ve çok girişli sistemler için problemin çözümüne ilişkin koşullar belirlenerek, sonlu zaman kontrollü sistemlerin zamanda. ayr ık lineer regülatör özellikleri tartışılmıştır. İkinci aşamada, giriş ve durum sınır I andırma I ar inin bulunması halinde, problemin geometrik yorumu yapılmış ve bu sınırlandırmalar sırasıyla değerlendirilerek, çok girişli sistemler için. sıfırdan farklı varış durumlarına da erişilmesini sağlayan bir sonlu zaman kontrol algoritması türe tilmiştir. Ayrıca, sınırlandırılmış girişler için sonlu zaman kontrolü i le minimum zaman kontrolü arasındaki ilişkiye değinilerek, iki probleme ait çözümlerin özdeşleştiği durumlar tartışılmıştır. Türetilen kontrol algoritması, çalışmanın son bölümünde, gerçeğe uygun bir model kurabilmek ve ölçüm yapabilmek amacıyla, analog ve sayısal bilgisayarlar hibrit çalıştırılarak, çeşitli sistemlerin sonlu zaman kontrol l arı na başarıyla uygulanmış ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir.
-
ÖgeBir Elektrikli Ulaşım Sisteminin Modellenmesi Ve Simülasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1992) Kurtulan, Salman ; Bir, Atilla ; 22030 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation EngineeringBu çalışmada, elektrikli ulaşım sistemlerinin analiz ve tasarımında kullanılmak üzere bir simülasyon programı geliştirilmiş, serbest uyarmalı doğru akım motor tahrikli İstanbul LRT sistemine uygulanmıştır. Bu programda, sisteme ilişkin bütün fiziksel kısıtlamalar göz önünde bulundurulmuş ve deneysel verilerden de yararlanarak sistemi tam olarak simüle eden bir bilgisayar programı elde edilmiştir. Simülasyon programın da, ulaşım sistemindeki katener, yol profili, seyir direnci, tahrik motorları ve kontrol sistemini oluşturan kısımlar birbirinden bağımsız olarak ele alınmış ve modüler yapıda programlanmıştır. Bu programın gerçeklenmesinde, sisteme ilişkin fark denklemleri modelinden yararlanılmıştır. Sistemin lineer ve lineer olamayan kısımları ayrı ayrı ele alınmış,- lineer kısımlara ilişkin fark denklemleri z-tanım bölgesi transfer fonksiyonlarından türetilmiştir. Lineer olmayan kısımlara ilişkin fark denklemlerinin türetilmesinde, bu kısımlara ilişkin deneysel bağıntılardan yararlanılmıştır. Tahrik motoru olarak kullanılan serbest uyarmalı doğru akım motorunun manyetik akısı için, bu motora ilişkin mıknatıslanma eğrisinden alınan değerlerden hareketle, endüvi reaksiyonu etkisi de göz önünde bulundurularak, en küçük kareler yöntemiyle, manyetik akıya ilişkin bir fonksiyon türetilmiş ve fark denklemi biçiminde düzenlenmiştir. Sistemin fark denklemleri modeli kullanılarak, bilgisayarda programlanması kolay, hiç bir nümerik analiz yöntemi gerektirmeyen, daha doğru sonuç veren ve bütün örnekleme zamanları için kararlı bir yöntem geliştirilmiştir. Bir elektrikli ulaşım aracının belirli bir yolu belirli bir zamanda minimum enerjiyle kat etmesi için gerekli koşullar, faydalı frenlemenin yapıldığı ve yapılamadığı iki ayrı durum için, Kuhn-Tucker koşulları kullanılarak bulunmuş ve bu çözümlerin gerçeklenebilirliliği tartışılmıştır. Simülasyon programı, İstanbul LRT sisteminde, Ulubatlı-Sağmalcılar arasındaki bölgeye uygulanmış ve çeşitli çalışma durumlarına ilişkin simülasyon sonuçları verilmiş ve irdelenmiştir.