Uyarlamalı Optik Sistemler İçin Sabit Dereceli H_Sonsuz Alt-Optimal Kontrolcü Geliştirilmesi
[ X ]
Tarih
2021
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Atmosferik türbülans kaynaklı bozulmalar, uzak mesafe görüntüleme, laser ışın demetinin belirli bir hedefte odaklanması gibi uygulamaların performanslarını düşürmektedir. Uyarlamalı optik sistemler (Adaptive Optics-AO), türbülans etkisinin azaltılması ve böylece ışınlardaki bozulmaları düzelterek optik sistemlerin etkinliğini arttırmak için kullanılmaktadır. Atmosfer, yapısı gereği içerisinde çeşitli nem ve sıcaklık değerlerine sahip boyutları birbirinden farklı hava baloncukları barındırır. Işın demeti atmosfer içinde ilerlemesiyle kırılım indeksi olarak adlandırılan farklı yapılara sahip değişkenler tarafından kırılıma uğrar. Bu tür sistemler temel olarak görüntü kalitesini arttırmak için büyük çaptaki gözlem teleskoplarında, hızlı hareket eden sistemlerin takibi için hedef takip sistemlerinde ve özellikle haberleşme sistemlerindeki lazer demetinin dağınımını gerçek zamanlı olarak kontrol etmekte kullanılmaktadır. AO sistemlerin temel bileşenleri deforme edilebilir ayna (DM), dalga cephesi algılayıcısı (WFS) ve kontrol birimidir. Sistemin temel çalışma prensibi, algılama, hesaplama ve etkinleştirme biçimindedir. İlk olarak dalga cephesi DM tarafından karşılanır ve dalga cephesindeki bozulma algılayıcı ile tespit edilir. Daha sonra kontrol birimi de dalga cephesindeki hatayı giderecek şekilde deforme edilebilir aynayı sürer ve aynadan yansıyan dalganın cephesi düzeltilmiş olur. Bu tür sistemlerdeki olması gereken kontrol stratejisi ayna yüzey şeklinin uygun tayini üzerinedir. Bu çalışmanın amacı, uyarlamalı optik sistemlerin ana bileşeni olan deforme edilebilen ayna için model bazlı bir kontrol tasarımına gidilerek optik bozulma etkilerinin en aza indirgenmesidir. Bu amaç doğrultusunda tasarlanan ilk kontrolcü, sabit dereceli HSonsuz alt-optimal kontrolücüdür. Standart optimal HSonsuz kontrolcü derecesinin en az sistem derecesinde olması gerekmektedir. Literatürde bu tipteki kontrolcülere tam dereceli kontrolcüler denmektedir. Bu tasarım kısıtından dolayı nihai kapalı çevrim sistemin derecesi bir kat daha artmaktadır. Uzay ve havacılık uygulamalarındaki mühendisler, yüksek dereceli sistemlerin, parametrelerinde olabilecek değişimlere karşı yüksek duyarlılığa sahip olmalarından ötürü, tam dereceli kontrolcüleri kullanmaktan kaçınmaktadırlar. Ayrıca tam-dereceli kontrolcüleri gömülü sistemler ile gerçeklemek oldukça güçtür. Bundan dolayı, bilgisayar destekli sistemlerin kontrolünde ortaya çıkan önemli problemlerden biri sabit dereceli kontrolcülerin tasarımıdır. Sabit dereceli kontrolcü tasarımındaki en büyük güçlük de ifade edilen bölgenin konveks olmayan bir formda olmasıdır. Bunun üstesinden gelmek ve önem arz eden frekans aralığına odaklanmak amacıyla model indirgeme tekniklerine (FWBMR) başvurulmuştur. Böylece herhangi bir ağırlıklandırma filtresinin sebep olacağı yüksek dereceden sistemle ile uğraşmak yerine, hedeflenen frekans bölgesinde düşük dereceden kontrolcü gerçekleştirebilecektir. Ağırlıklandırma filtrelerin kullanımı ile tasarlanan HSonsuz kontrolcü hem çok yüksek dereceden olmakta hem de bu noktalara kontrolcünün odaklanması sağlanmaktadır, halbuki FWBMR sayesinde bu bant genişliğinde elde edilen sistem ile direkt bu noktalara odaklanılmaktadır.
Açıklama
15.12.2021
Anahtar Kelimeler
Mühendislik, Elektrik ve Elektronik, Optik
