Design and implementation of self-tuning regulators using different adaptation schemes

Abstract

ÖZET Bu tez çalışmasında, yazılım ve donanım yönleriyle tam bir denetleyici gerçekleştirilmesi ve üç `öz-ayarl ayıcı` algoritmanın iyilik ve eksikliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bir denetleyici gercekleştirimi bir denetleyici algoritmayı (yazılım), ve donanım kısmım oluşturan, gerekli sayısal ve analog bilgi çevirimlerim sağlayan bir ara kartı gerektirir;çünkü dizge analog, denetleyici ise sayısaldır. Üç öz-ayarl ayıcı algoritma Macintosh'ta Turbo Pascal dili ile yazılmıştır. Öz-ayarlayıcı algoritmalar dizge çıkışındaki değişimin en aza indirilmesi ilkesi ile çalışırlar. En küçük kareler kestirimi ile bir çıkış tahmin edilir, sonra kestirilen değer ile esas dizge çıkışı arasındaki hata hesaplanır. Bu hatayı en aza indirecek dizge denetleme girişi bulunur. Ana kumanda bilgisayarındaki algoritma yalnızca sayısal veri işleyebilir. Analog bir bilgi olan dizge çıkışı, bilgisayara gönderilmeden önce sayısal bilgiye dönüştürülmelidir. Sayısal bir bilgi olan denetleyici girişi de, analog dizge kullanımı için analog bilgiye çevril mel i di r. Analog veri erişim ünitesi bu iletişimi standart RS-232C iletişim ucu ile sağlar. Bu ünite bir tane 8- bitlik tek kanallı sayısal-analog çevirici ve bir tane de 8-bitlik 16 kanallı analog-sayısal çevirici içerir. Sistemin mikroişlemci bölümü, genel amaçlı denetim uygulamaları için, Motorola 6809 mikroişlemcisini kullanmaktadır. Algoritmaların verimlilikleri ikinci, üçüncü ve dördüncü dereceden dizgeler üzerinde ve değişik referans giriş imleri ile denenmiştir. İncelemeler dizge çıkışı ve kayıp işlevi çizgeleri üzerinde yapılmıştır.

ABSTRACT This thesis work is aimed at realizing a complete controller, in software and hardware means, and to test the advantages and the drawbacks of three self-tuning algorithms. Realizing a controller needs a controller algorithm; the software part, and the hardware part which consits of an interface card to supply the necessary conversions between digital and analog data, as the plant is analog whereas the controller is digital. Three self-tuning algorithms are written on Macintosh with Turbo Pascal. Self-tuning algorithms work on the principle of minimization of the variation of the plant's output. With the least-squares parameter estimation an output is predicted,then the error between the predicted value and the true plant's output is calculated. The necessary control input to be sent to the plant is found to make this error minimum. The algorithms on the host computer can process only digital data. So the plant's output, an analog information must be converted to a digital data form before it is sent to the computer. Also, the control input, a digital data must be converted to a analog one to be used by the analog plant. The analog data acquisition unit supplies this communication through a standard RS- 232C communication port. It contains one 8-bit one channel digital-to- analog converter and one 8-bit 16-channel analog-to-digital converter. The microprocessor section of the system is based on a Motorola 6809 p.p for general purpose control applications. The performances of the algorithms are tested on second, third and fourth order systems with different reference input signals. The analysis is made on the graphics of the plant's output and the loss function. iv