BACKSTEPPING CONTROL OF DC ELECTRICAL MACHINES
Date
2017-01-07
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
This thesis reviews a linear backstepping design scheme for the control of DC motor
system to achieve the desired position and speed tracking control objective. This
technique is based on the use of the linear system in the DC motor model and finding
a direct relationship between the motor output and input quantities without affecting
the speed regulation. The proposed control scheme is not only to stabilize the DC
motor, but also to drive the speed tracking error and the position error are able to
converge to zero asymptotically according to Lyapunov stability theorem.
The backstepping control approach is applied to the control of direct current electric
motors. The approach is based on the extension of the Lyapunov’s second method
which is applied to each state separately by interconnecting them by introducing
virtual control inputs to each state equation. The stability of the closed loop is
ensured by tuning the final Lyapunov equations appropriately.
The disturbance torques might become a critical issue in this case and the issue is
handled by doing a theoretical analysis based on input-to-state stability theory and
numerical simulations with disturbance torques as random signals.
Description
DOĞRU AKIM ELEKTRİK MAKİNALARININ GERİ ADIMLAMALI
DENETİMİ
ÖZ: Bu çalışma doğru akım (DC) motorlarına istenen konum ve hıza erişebilmesi için doğrusal geriadımlama yöntemine dayalı bir denetleyici tasarımını göstermektedir. Geliştirmede doğrusal motor modellerinden yararlanılmış olmakla birlikte denetleyicinin tasarım Lyapunov kararlılık ilkelerine dayalı olarak yapılmaktadır. Bu sayede konum ve hız tarama hatalarının asimptotik olarak sıfıra yakınsaması sağlanabilmektedir. Geri adımlama yöntemi Lyapunov’un ikinci kararlılık yaklaşımının bir uzantısı olup hal uzayı vektörünün her elemanına birer sanal girdi tanıtmak suretiyle teker teker Lyapunov kararlılığını sağlayan özyinelemeli bir yaklaşımdır. Lyapunov kararlılığı matematiksel olarak son adımda elde edilmektedir. Bu çalışmada ayrıca motor mili üzerinde etkin olabilecek bozucu etki torklarının analizi için girdiden-hale kararlılık kavramı üzerinden teorik ve rastgele değişken olarak modelleyerek sayısal benzetim yoluyla analizi yapılmıştır.
ÖZ: Bu çalışma doğru akım (DC) motorlarına istenen konum ve hıza erişebilmesi için doğrusal geriadımlama yöntemine dayalı bir denetleyici tasarımını göstermektedir. Geliştirmede doğrusal motor modellerinden yararlanılmış olmakla birlikte denetleyicinin tasarım Lyapunov kararlılık ilkelerine dayalı olarak yapılmaktadır. Bu sayede konum ve hız tarama hatalarının asimptotik olarak sıfıra yakınsaması sağlanabilmektedir. Geri adımlama yöntemi Lyapunov’un ikinci kararlılık yaklaşımının bir uzantısı olup hal uzayı vektörünün her elemanına birer sanal girdi tanıtmak suretiyle teker teker Lyapunov kararlılığını sağlayan özyinelemeli bir yaklaşımdır. Lyapunov kararlılığı matematiksel olarak son adımda elde edilmektedir. Bu çalışmada ayrıca motor mili üzerinde etkin olabilecek bozucu etki torklarının analizi için girdiden-hale kararlılık kavramı üzerinden teorik ve rastgele değişken olarak modelleyerek sayısal benzetim yoluyla analizi yapılmıştır.
Keywords
electrical & electronics engineering