Hidrolik tahrikli bir dalga kanalında gerçek zamanlı dalga üretimi için FPGA tabanlı kontrolcü tasarımı
Design of an FPGA-based controller for real-time wave generation in a hydraulic-driven wave channel
- Tez No: 1003242
- Danışmanlar: PROF. DR. SABRİ BIÇAKÇI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Balıkesir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, 24 m uzunluğa ve 1 m × 1 m kesite sahip mevcut bir dalga kanalında bulunan flap tip dalga üretici sisteminin yerine piston tip bir dalga üreticinin tasarımı, analizi, imalatı ve deneysel olarak doğrulanması ele alınmıştır. Çalışmanın amacı, mevcut kanal geometrisine uygun, mekanik açıdan güvenli ve düzenli dalga üretebilen bir piston tip dalga üretici geliştirmektir. Çalışma kapsamında öncelikle piston tip dalga üreticinin çalışma prensibi teorik olarak incelenmiş ve dalga teorileri esas alınarak tasarım kriterleri belirlenmiştir. Bu kriterler doğrultusunda mekanik tasarım gerçekleştirilmiş, üç boyutlu CAD modeli oluşturulmuş ve sistemin yapısal davranışı sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiştir. Analiz sonuçları, tasarlanan sistemin statik ve dinamik yükler altında yapısal olarak güvenli olduğunu göstermiştir. Tasarımı tamamlanan piston tip dalga üretici imal edilmiş, dalga kanalına monte edilerek çalıştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sırasında sistemin kararlı şekilde çalıştığı ve hedeflenen dalga yüksekliği ile periyot aralıklarında düzenli dalga üretebildiği gözlemlenmiştir. Deneysel bulgular, tasarım ve analiz aşamalarında öngörülen performansın fiziksel sistem tarafından sağlandığını ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, piston tip dalga üreticinin mevcut dalga kanalı için flap tip sisteme kıyasla daha kontrollü ve tekrarlanabilir dalga üretimi sağladığını göstermektedir. Bu çalışma, laboratuvar ölçekli dalga kanallarında piston tip dalga üreticilerin tasarımı ve uygulanması için bütüncül bir mühendislik yaklaşımı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
daha sonra doldurulacaktıIn this thesis, an FPGA-based advanced control architecture is designed, controller parameters are optimized, and the system is experimentally validated to achieve stable, repeatable, and autonomous regular wave generation in a wave channel using a hydraulic servo cylinder (HSS) driven piston-type wave maker (PTWM). The control system is developed using LabVIEW software and NI CompactRIO-9074 hardware, and the dynamic behavior of the HSS-driven PTWM is modeled based on experimental data. Based on the obtained models, position control is first implemented using a classical PI controller, followed by the design of a Takagi–Sugeno (TS) fuzzy logic-based controller. The control structure is addressed as a two-layer architecture. In the inner layer, the position control of the HSS is achieved using PI and TS fuzzy controllers, whose parameters are optimized according to an ITAE-based performance criterion using Particle Swarm Optimization, Harris Hawks Optimization, and Slime Mould Algorithm. In addition, the 27-parameter rule base of the TS controller is reduced to 9 parameters through similarity analysis, thereby decreasing the computational burden. In the outer layer, a PI wave controller based on the Surface Roughness Index (SRI) is developed using wave height measurements. Real-time experimental results demonstrate that the proposed TS fuzzy controller provides lower tracking error and higher stability than the classical PI controller for HSS position control. For wave height control, the PI controller parameters are determined experimentally. Overall, the developed FPGA-based two-layer control architecture offers a practical and high-accuracy solution for autonomous wave generation in PTWM systems. Within the scope of irregular wave generation, reference HSS position signals derived from a user-generated JONSWAP spectrum are applied to the HSS through the FPGA-based real-time control structure, enabling the generation of irregular waves.r
Benzer Tezler
- Gemi dümen kontrol sistemlerinin incelenmesi
A study ship's steering control system
FERHAT KASAPLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL TEMİZ
- Gemilerde hidrolik tahrikli yalpa sönümleyici sistemin modellenmesi, benzetimi ve denetleyici tasarımı
Modelling, simulation and controller design for hydraulically actuated ship fin stabilizer systems
ALPER ZİHNİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Hidrolik tahrikli bir yük uygulama düzeneğinin gürbüz tork kontrolü
Robust torque control of a hydraulically ? actuated loading system
MEHMET UĞUR ÖZAKALIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN U. SALAMCI
DR. BÜLENT ÖZKAN
- Hidrolik tahrikli sayısal denetimli bir sistemde dairesel interpolasyon hareketlerinin analizi
Analysis of circular interpolation motions in a numerical controlled hydraulic driven system
AHMET MURAT PİNAR
Doktora
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ABDULKADİR GÜLLÜ
- Servo motor tahrikli bir hidrolik sistemde enerji kazanımlarının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of energy gains in a servo motor driven hydraulic system
MUSTAFA ALPEREN KÜPELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET SAMANCI