Ayrık Katsayı Diyagram Yöntemi, Kendinden Uyarlamalı Ve Dayanıklı Kontrolörlerin Tasarımı

Abstract

Bu 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.

The aim of this thesis is to develop an all-purpose digital control design method using the Coefficient Diagram Method (CDM), which is currently only applied to control continuous linear and and time-invariant systems. In this well known design method, the coefficients of the controller polynomials are obtained by comparing the coefficients of the characteristic polynomial of the closed loop transfer function with the coefficients of the target characteristic polynomial, which are obtained by using the conveniently chosen CDM parameters such as equivalent time constant, stability index, and stability limit index. The system controlled by CDM is robust, the unit response has a small settling time without overshoot, and the disturbance effects on the system can also be rapidly eliminated. The design procedure is very simple and convenient for the application to computer control systems. One of the most important properties of the CDM method is that good results cen be obtained for all kinds of systems. The importance of the use of self-tuning controllers increases day-to-day. The aim of these kinds of controllers is to make the best design independent of human factor. To achieve this aim, CDM controllers can be effectively used. At this time only digital controllers are used in the industry. In this thesis to facilitate the application, a digital design version of the CDM is introduced. Furthermore, a hybrid combination of the CDM with Model Reference Adaptive System is also given, and a robust controller design method based on CDM is developed. Finally, the new controller methods introduced in this thesis are applied to the different control systems and the results are discussed in detail.