Model öngörülü kontrol ile denetleyici tasarımı

Model Öngörülü Kontrol (Model Predictive Control, MPC) çok değişkenli ve kısıtları olan sistemleri denetlemede kullanılan güçlü bir kontrol stratejisidir. Klasik kontrol yaklaşımlarından oldukça farklı olup yüksek tasarım yeteneklerini gerektirmektedir. Bu tez çalışmasının ana amacı MPC kontrol stratejisi ile bir DC motorun denetimini benzetim ortamında gerçekleştirmektir. Bunun için, öncelikle, bir DC motora ait gerçek parametre değerleri kullanılarak DC motorun matematiksel modellenmesi elde edilmiştir. Elde edilen modele dayalı olarak MPC kontrol stratejisi ile DC motor denetimi gerçekleştirilmiştir. MPC denetleyici ayar parametrelerinin denetim performansı üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. Tasarlanan MPC denetleyicinin performansını test etmek için, DC motorun klasik PID (Proportional-Integral-Derivative) tip denetleyici kullanılarak denetimine yönelik çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, DC motorun hem akımını hem de açısal hızını kontrol etmek için kaskad kontrol yapısı kullanılmıştır. Bu yapıda, DC motorun akımını kontrol etmek için iç döngüde PI denetleyici, DC motorun hızını kontrol etmek için dış döngüde PI-P denetleyici kullanılmıştır. Kaskad kontrol yapısındaki denetleyicilerin ayar parametreleri kontrolör sentezi kullanılarak hesaplanmıştır. MATLAB/Simulink ortamında MPC araç kutusu kullanarak tasarlanan lineer MPC denetleyici ile kaskad kontrol yapısında kullanılan klasik PID tip denetleyici kapalı çevrim performansları karşılaştırılmıştır. Tasarlanan MPC denetleyicinin ve kaskad kontrol yapısındaki PID tip denetleyicilerin farklı çalışma koşullarındaki performansları incelenmiştir.