|
|
| ELKL7571 | Model Öngörülü Kontrol | 3+0+0 | AKTS:7.5 | | Yıl / Yarıyıl | Bahar Dönemi | | Ders Duzeyi | Doktora | | Yazılım Şekli | Seçmeli | | Bölümü | ELEKTRİK ve ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI | | Ön Koşul | Yok | | Eğitim Sistemi | Yüz yüze | | Dersin Süresi | 14 hafta - haftada 3 saat teorik | | Öğretim Üyesi | Dr. Öğr. Üyesi Yahya DANAYİYEN | | Diğer Öğretim Üyesi | | | Öğretim Dili | Türkçe | | Staj | Yok | | | | Dersin Amacı: | | Bu dersin amacı, Model Öngörülü Kontrol (MÖK: Model Predictive Control, MPC) teorisinin temel prensiplerini öğretmek, bu kontrol yaklaşımının doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik sistemlere uygulanmasını sağlamak ve öğrencilerin kısıtlı kontrol problemlerini matematiksel olarak ifade edebilme, çözümleyebilme ve yorumlayabilme yetkinliklerini geliştirmektir. Ders kapsamında öğrencilerin, model tabanlı ileri kontrol yöntemlerini hem teorik hem de uygulamalı olarak kullanabilmeleri hedeflenmektedir. |
| Öğrenim Kazanımları | PÖKK | ÖY | | Bu dersi başarı ile tamamlayan öğrenciler : | | | | ÖK - 1 : | Model Öngörülü Kontrol yaklaşımının teorik temellerini açıklar ve bu yaklaşımı kısıtlı optimal kontrol çerçevesinde matematiksel olarak formüle eder. | 1 - 2 - 3 - 4 - 5 | 1,6, | | ÖK - 2 : | Dinamik sistemler için durum-uzayı modelleri oluşturur; bu modeller üzerinden MPC problemlerini, dinamik programlama temelli optimal kontrol yaklaşımının sayısal olarak uygulanabilir bir karşılığı olan kuadratik programlama (QP) formunda ifade eder ve bilgisayar ortamında uygun çözücüler kullanarak | 1 - 2 - 3 | 1,6, | | ÖK - 3 : | MPC problemlerini kuadratik maliyet fonksiyonları ve doğrusal kısıtlar altında Kuadratik Programlama (QP) problemi olarak ifade eder ve çözüm yaklaşımlarını kuramsal olarak analiz eder. | 1 - 2 - 3 | 1,6, | | ÖK - 4 : | Offset-free MPC, referans izleme ve model belirsizlikleri gibi ileri konular kapsamında uygun kontrol stratejilerini değerlendirir ve sistem performansı üzerindeki etkilerini yorumlar. | 1 - 2 - 3 | 1,6, | | PÖKK :Program öğrenim kazanımlarına katkı, ÖY : Ölçme ve değerlendirme yöntemi (1: Yazılı Sınav, 2: Sözlü Sınav, 3: Ev Ödevi, 4: Laboratuvar Çalışması/Sınavı, 5: Seminer / Sunum, 6: Dönem Ödevi / Proje),ÖK : Öğrenim Kazanımı | | |
| Bu ders, Model Öngörülü Kontrol (MÖK / MPC) yönteminin teorik temellerini derinlemesine incelemeyi ve bu yaklaşımı kısıtlı optimal kontrol teorisi çerçevesinde ele almayı amaçlamaktadır. Ders içeriği; doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik sistemlerin durum-uzayı temsilleri, ayrıklaştırma yöntemleri ve öngörü modellerinin oluşturulması ile başlamakta, MÖK'ün matematiksel yapısının sistematik olarak türetilmesine odaklanmaktadır.
Bu kapsamda, MÖK problemleri sonlu ufuklu optimal kontrol problemleri olarak ele alınmakta; kuadratik maliyet fonksiyonları ve doğrusal kısıtlar altında elde edilen problemlerin Kuadratik Programlama (Quadratic Programming, QP) formuna indirgenmesi ayrıntılı olarak gösterilmektedir. QP problemlerinin çözümünde kullanılan konveks optimizasyon kuramı ve sayısal çözüm algoritmalarının teorik temelleri ele alınmakta; ayrıca farklı çözümleyici yaklaşımların hesaplama karmaşıklığı ve gerçek zamanlı uygulanabilirliği kuramsal olarak tartışılmaktadır.
Dersin devamında; offset-free MPC, referans izleme problemleri, model belirsizlikleri ve robust MPC yaklaşımlarına giriş konuları teorik çerçevede ele alınarak öğrencilerin ileri seviye araştırma konularına yönlendirilmesi amaçlanmaktadır. Teorik analizler, gerektiğinde sayısal örnekler ve benzetim çalışmaları ile desteklenmektedir. |
| |
| Haftalık Detaylı Ders Planı | | Hafta | Detaylı İçerik | Önerilen Kaynak | | Hafta 1 | Model Öngörülü Kontrole (MÖK) giriş, motivasyon ve tarihsel gelişim | | | Hafta 2 | Optimal kontrol teorisine giriş ve dinamik programlama kavramı | | | Hafta 3 | Dinamik sistemlerin matematiksel modellenmesi ve durum-uzayı gösterimleri | | | Hafta 4 | Ayrık zamanlı sistemler ve öngörü modellerinin oluşturulması | | | Hafta 5 | MÖK problem yapısı: öngörü ufku, kontrol ufku, kısıtlar ve amaç fonksiyonları | | | Hafta 6 | Maliyet fonksiyonları ve performans ölçütlerinin tanımlanması | | | Hafta 7 | Kuadratik Programlama (QP): matematiksel yapı ve konvekslik | | | Hafta 8 | Kuadratik Programlama (QP) çözüm yöntemleri ve sayısal çözücüler (solverlar) | | | Hafta 9 | Ara Sınav | | | Hafta 10 | MÖK'ün QP problemi olarak formülasyonu | | | Hafta 11 | MÖK-QP entegrasyonu ve bilgisayar ortamında çözüm | | | Hafta 12 | MÖK için kısıtlar, kararlılık ve uygulanabilirlik (feasibility) | | | Hafta 13 | Offset-free MÖK ve referans izleme | | | Hafta 14 | MÖK için benzetim çalışmaları ve uygulama örnekleri | | | Hafta 15 | İleri MÖK konuları ve dönem çalışmaları | | | Hafta 16 | Final Sınavı | | | |
| 1 | Eduardo F. Camacho and Carlos Bordons, 1999; Model Predictive Control, Advanced Textbooks in Control and Signal Processing , Springer London | | | |
| 1 | Liuping Wang, 2009; Model Predictive Control System Design and Implementation Using MATLAB, Advances in Industrial Control, Springer Science & Business Media
| | | 2 | Jose Rodriguez and Patricio Cortes, 2012; Predictive Control of Power Converters and Electrical Drives, Wiley-IEEE Press | | | |
| Ölçme Yöntemi | | Yöntem | Hafta | Tarih | Süre (Saat) | Katkı (%) | | Arasınav | 9 | | 3 | 30 | | Ödev | 10,11,12,13,14,15 | | 36 | 20 | | Dönem sonu sınavı | 16 | | 3 | 50 | | |
| Öğrenci Çalışma Yükü | | İşlem adı | Haftalık süre (saat) | Hafta sayısı | Dönem toplamı | | Yüz yüze eğitim | 3 | 14 | 42 | | Sınıf dışı çalışma | 5 | 14 | 70 | | Arasınav için hazırlık | 3 | 8 | 24 | | Arasınav | 3 | 1 | 3 | | Ödev | 6 | 6 | 36 | | Dönem sonu sınavı için hazırlık | 3 | 7 | 21 | | Dönem sonu sınavı | 3 | 1 | 3 | | Toplam Çalışma Yükü | | | 199 |
|