H2/H mixed robust controller synthesis for a fin actuation system

Abstract

Kanat tahrik sistemlerinde, sistem değişkenlerindeki belirsizlikler, bozucu etkiler ve ortamda var olan gürültüler sebebiyle, klasik doğrusal kontrol sistemlerinin başarımı yeterli olmamaktadır. Bu sebeple, bu sistemlerde, kayan kipli, H2 veya H? tipi gürbüz kontrolcüler yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu kontrolcü mekanizmalarının kullanımı aşırı ihtiyatlı sistem cevapları ortaya çıkarmaktadır. Bundan dolayı bu çalışmada, var olan H2 ve H? tipi gürbüz kontrolcülerin en iyi özelliklerinin ayrı ayrı alınarak tümleştirilmesi ve daha verimli bir kontrol sistemi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, kontrolcü tasarım çalışmalarında, birtakım eniyileme değişkenleri H2 normu üzerinden ağırlıklandırılarak ele alınırken, diğer değişkenler ile sistem değişkenlerindeki belirsizlikler H? teoremleri kullanılarak ağırlıklandırılmıştır. İlk olarak denetimi yapılacak sistem fiziksel olarak oluşturulmuş ve üretilip çalıştırılan bu sistem üzerinden sistem tanımlama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, H2 ve H? olmak üzere iki tip gürbüz kontrolcü tasarlanarak hem gerçek sistem hem de benzetimler üzerinde denenmiştir. Son aşamada ise H2/H? tümleşik tip gürbüz kontrolcü sentezi yapılarak elde edilen sonuçlar bir önceki aşamada denenen kontrolcü çıktıları ile karşılaştırılmıştır.

In fin actuation systems, the performance of classical linear control systems is not satisfactory due to uncertainty of the system parameters and disturbances of the working medium. For this reason, sliding mode, H2 or H? robust controllers are widely used in literature for such systems. However, use of such controllers results in very conservative system responses. Based on this fact, in this thesis, development of a more effective robust controller is aimed via integration of the optimum properties of the existent pure H2 and H? type robust controllers. To achieve this, during the controller synthesizing procedure, some of the optimization parameters are weighted according to H2 norm minimization, and parameter uncertainties and other variables are weighted according to H? theorem. First, the system set up to be controlled is physically constructed and performed system identification processes. Then, two different types of robust controllers H2 and H? controllers are designed and tested over both the real system and simulation. Finally an H2/H? mixed type controller synthesized and the results are compared with the outputs of the robust controllers of the previous step