Akademik Veri Yönetim Sistemi
Aerospace Research Letters (ASREL), cilt.3, sa.2, ss.79-96, 2024 (Hakemli Dergi)
Model Referans Adaptif Kontrolcüler (MRAK), modellenememiş dinamiklere ya da parametre belirsizliklerine sahip sistemler için uygun ve kullanımına sıkça başvurulan kontrolcü tasarımlarıdır. MRAK tasarımlarında en önemli husus, seçilen bir referans sistem ile kontrol edilmek istenen sistem arasındaki hata değerinin sıfırlanması ya da makul bir değere düşmesidir. Hata değeri kontrolcü tarafından zaman ilerledikçe azaltılsa da, referans sistemin her zaman aralığında olabildiğince düzgün takip edilmesi de istenir. Bu sebeple, adaptasyon kuralı oluşturulurken, referans model cevabına yakınsama hızı da uygulamacılar açısından önem taşır. Yakınsama hızı da doğrudan adaptasyon hızı ile ilişkilidir. Konvansiyonel adaptasyon kuralı tasarımları, adaptasyon hızı çok büyük değerlere sahip olmadığı sürece takip hata değişimlerinin büyük ve/veya hızlı olması durumlarıyla yeterli ölçüde başa çıkamayabilir. Bazı durumlarda kontrol edilmek istenen sistemin dinamiği ile ilgili apriori bilgiler gerekebilir, bu bilgilerin olmadığı durumlarda adaptasyon hızının çok büyük değerlerde olması dahi adaptasyonda başarı sağlamayabilir. Ayrıca, sistem dinamiğinin ilgili referans model dinamiği ile uyumu da adaptasyonda başarı ve daha iyi takip ihtimalini güçlendirebilir. Bu amaçla çalışma kapsamındaki referans model, klasik yöntemlerin aksine, kontrol edilmek istenen fiziksel sistemin doğasına çok daha uygun gelen doğrusal olmayan matematiğe sahip bir sistem olarak ele alınmıştır. Bu araştırmanın konusu, adaptasyon kuralında önemli rol oynayan adaptasyon hızı değişkeninin, doğrusal olmayan bir referans sistemi tasarlanarak elde edilmiş MRAK’ye sahip fiziksel bir sistem üzerindeki etkinliğinin irdelenmesidir. Bu irdeleme, önerilen MRAK tasarımının özelinde, üç serbestlik dereceli bir helikopter sisteminin benzetimi yapılarak sonuçların kıyaslanması şeklinde gerçekleştirilmiştir. Kıyaslamalar, helikopterin konum kontrolleri sağlanan iki eksen üzerinden yapılmıştır. Test edilen her bir MRAK, adaptasyon hızı haricindeki değişkenler farklılaştırılmadan ele alınmış ve değişen adaptasyon kurallarıyla, referans sistem takiplerinin ne ölçüde yapılabildiği incelenmiştir.
Model Reference Adaptive Controllers (MRAC) are widely used control designs suitable for systems with unmodeled dynamics or parameter uncertainties. The primary goal in MRAC design is to minimize or eliminate the error between the selected reference model and the system to be controlled. While the controller reduces the error over time, smooth tracking of the reference model at all times is also desired. Therefore, the convergence rate to the reference model response, directly linked to the adaptation rate, is crucial when designing the adaptation rule. Conventional adaptation rule designs may struggle with large or rapid tracking error changes unless the adaptation rate is set to very high values. In some cases, a priori knowledge of the system’s dynamics may be required, as even high adaptation rates may not guarantee success without such information. Additionally, compatibility between system dynamics and reference model dynamics can significantly enhance adaptation success and tracking performance. In this study, the reference model is designed as a nonlinear system, more suitable for the nature of the physical system being controlled compared to classical methods. The research investigates the impact of the adaptation rate variable, a key factor in the adaptation rule, on a physical system controlled with an MRAC designed using a nonlinear reference model. A three-degree-of-freedom helicopter system is simulated to evaluate the proposed MRAC design. Comparisons are made across two axes for helicopter position control. Each MRAC configuration is tested with identical variables, except for the adaptation rate, to assess how well the reference system is followed under different adaptation rules.