Doğrusal olmayan ve belirsiz Euler-Lagrange sistemlerinin optimal çıkış geri beslemeli denetimi üzerine

Abstract

Bu çalışmada, doğrusal olmayan Euler-Lagrange sistemlerinin denetiminde, bozucu etki, parametrik belirsizlik, sistem durumlarının tümünün bilinememesi ve optimallik yönlerinden yeni yaklaşımlara odaklanılmıştır. Birinci aşamada, bozucu etkinin periyodik özelliklerinden faydalanan yeni bir adaptif çıkış geri besleme yöntemi tasarlanmıştır. İkinci aşamada, sistem durumlarının tümünün ölçülebildiği Euler-Lagrange sistemlerine yönelik adaptif bir denetleyici ile yalnızca çıkış durumunun ölçülebildiği Euler-Lagrange sistemlerine yönelik gözlemci tabanlı bir denetleyicinin ters optimallik koşulları belirlenmiştir. Ayrıca, yalnızca çıkış durumunun ölçülebildiği Euler-Lagrange sistemlerine yönelik olarak, doğrusal olmayan filtre tabanlı yeni bir denetleyici tasarlanmış, ters optimallik koşulları belirlenmiştir. Çalışmanın üçüncü ve son aşamasında, Euler-Lagrange geri integrasyon yöntemiyle optimal denetimin gerçekleştirilmesine yönelik yeni bir algoritma tasarlanmış, üç boyutlu bir sistem modeli üzerinde simülasyonu gerçekleştirilmiştir.

The focuses of this research are new approaches to nonlinear control of Euler-Lagrange systems regarding parametric uncertainties, periodic disturbance, unavailability of full system states and optimality. In the first phase, an adaptive output feedback controller is designed for Euler-Lagrange systems compensating for periodic disturbances. In the second phase, inverse optimality conditions are derived for two adaptive controllers. The first one is an adaptive controller addressing nonlinear control of Euler-Lagrange systems with parametric uncertainty with access to all system states. The second controller is also an adaptive controller, but utilizing a nonlinear observer to generate estimates of time derivatives of system states when these states are not available for measurement. Furthermore, a new nonlinear filter based output feedback controller is designed and its inverse optimality conditions are derived. In the last phase of this research, a new algorithm is designed for optimal control of nonlinear systems based on Euler-Lagrange back integration method. The performance and viability of the designed algorithm is demonstrated in a simulation containing a three-dimensional nonlinear system model.