Zamanla değişen bir sistemin adaptif durum geribeslemelikontrolü

Bu çalışmada, gürültüden ve bozucu etkilerden arındırılmış doğrusal bir sistemin durum geri beslemeli adaptif kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bunun için ilk olarak, ayrık zamanlı kalman filtresi ve indirgenmiş dereceli durum gözleyici kullanılarak sistemin durum değişkenleri tahmin edilmiş, elde edilen bu durumlar kullanılarak sistemin optimal kontrolü Lineer Kuadratik Regülatör (Linear Quadratic Regulator, LQR) metodu ile gerçekleştirilmiştir. LQR kontrol metodunda durum geri besleme kazanç matrisi sabit olduğundan, zamanla değişmeyen sistemlerde optimal kontrol performansı sağlamasına rağmen, zamanla değişen sistemlerde istenilen performansı sağlayamadığı görülmüştür. Bu amaçla zamanla değişen sistemlerin de optimal kontrolü için LQR metodu, Lyapunov tabanlı adaptif bir mekanizma ile desteklenerek adaptif durum geribeslemeli denetleyici yapısı tasarlanmıştır. Böylece sisteme etki eden gürültü ve değişken yük etkileri minimize edilerek, sistem kararlılığı artırılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında; Yinelemeli En Küçük Kareler (Recursive Least Squares, RLS) tabanlı adaptif durum geribeslemeli kontrol metodu ortaya konulmuştur. Burada ilk olarak denetlenen sistemin giriş/çıkış veri paketlerini kullanarak zamanla değişen sistemin matematiksel modelini veren bir sistem tanılama bloğu oluşturulmuştur. Bu blok sayesinde sistem sürekli izlenerek, zamanla değişen sistemin parametreleri güncellenmektedir. Güncellenen bu parametrelere göre LQR yenilenmekte, böylece değişen sistem parametrelerine göre sistemin kendi kendini ayarlaması sağlanmaktadır. Böylece RLS tabanlı adaptif durum geribeslemeli kontrol yaklaşımı ile zamanla değişen yük etkileri minimize edilmiştir. Çalışmada, simülasyon deneyleri için Değişken Yüklü Servo (Variable Loaded Servo, VLS) sistem modülüne ait Matlab/Simulink durum uzay modeli elde edilmiş ve önerilen yeni yöntemler ile sistem kontrolü gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneylerde,önerilen yöntem ile literatürde verilen kalman filtresi, indirgenmiş dereceli gözleyici ve LQR'nin birlikte kullanıldığı yöntem sonuçları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar performans indeksleri referans alınarak değerlendirildiğinde, önerilen yöntemin, literatürdeki diğer çalışmalara göre gürültüyü, değişken yük etkisini ve sürekli durum hatasını daha iyi minimize ederek sistem performansını ve ararlılığını artırdığı görülmüştür. Ayrıca öne sürülen yöntemlerin pratik uygulama sonuçlarını elde edebilmek amacıyla, Sanal Simülasyon Laboratuvarları (Virtual Simulation laboratories, VSIMLABS) servo kontrol deney donamı üzerinde denemeler yapılmış ve performans indeksleri referans alınarak önerilen yöntemin etkinliği gözlemlemiştir. Elde edilen sonuçlardan simülasyon ve uygulama sonuçlarının uyumlu olduğu görülmektedir. Ayrıca simülasyon ve uygulama sonuçları analiz edildiğinde, öne sürülen yaklaşımın yük etkisini ve gürültüyü minimize ettiğini ve sistemin yüksek verimlilikte çalıştığını göstermiştir.