Digital controller design for sampled-data nonlinear systems

Abstract

Bu tezde, kesikli zaman doğrusal olmayan sistemler için sayısal denetleyici tasarım yöntemleri incelenmiştir. Son yıllarda, bu sistemlerin kontrolü çok ilgi görmesine karşın, denetleyici tasarım yöntemleri henüz sınırlı sayıdadır. Bu nedenle, söz konusu sistemler için Euler yaklaşık model kullanılarak geri adımlamalı, uyarlanabilir ve gürbüz geri adımlamalı, indirgenmiş dereceli gözleyiciye dayalı çıktı geri beslemeli denetleyici tasarım yöntemleri geliştirilmiştir. Bu denetleyiciler, Euler yaklaşık model ile tam model arasındaki farklılık, uyarlanabilir denetimde parametre tahmin hatası ve çıktı geri beslemeli denetimde gözleyici hatası gibi sisteme gürültü şeklinde etki eden etkenleri dengelemek amacıyla tasarlanmıştır. Kesikli zaman doğrusal olmayan sistemlerin çıktı geri beslemeli kontrolü için çift örnekleme zamanlıdenetleme yöntemi verilmiştir. Bu denetleyicilerin, söz konusu sistemleri yarı global pratik asimtotik olarak kararlı hale getirdiği gösterilmiştir. Ayrıca, bu yöntemlerin çeşitli uygulamaları verilmiş olup, performansları benzetişimlerle irdelenmiştir.

In this thesis, digital controller design methods for sampled-data nonlinear systems are considered. Although sampled-data nonlinear control has attracted much attention in recent years,the controller design methods for sampled-data nonlinear systems are still limited. Therefore, a range of controller design methods for sampled-data nonlinear systems are developedsuch as backstepping, adaptive and robust backstepping, reduced-order observer-based output feedback controller design methods based on the Euler approximate model. These controllers are designed to compensate the effects of the discrepancy between the Euler approximate model and exact discrete time model, parameter estimation error in adaptive control and observererror in output feedback control which behave as disturbance. A dual-rate control scheme is presented for output-feedback stabilization of sampled-data nonlinear systems. It is shown that the designed controllers semiglobally practically asymptotically (SPA) stabilize the closed-loop sampled-data nonlinear system. Moreover, various applications of thesemethods are given and their performances are analyzed with simulations.