Comparison of control methods for magnetic levitation system
Manyetik levitasyon sistemi için kontrol yöntemlerinin karşılaştırılması
- Tez No: 1022663
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ULAŞ BELDEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kontrol mühendisliği alanında, manyetik levitasyon (Maglev) sistemleri; doğrusal olmayan yapıları, açık çevrimde kararsız olmaları ve bozucu etkilere karşı yüksek hassasiyetleri nedeniyle önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Bu tez çalışmasının amacı, manyetik levitasyon sisteminde top konumunun kontrolü için kullanılan çeşitli kontrol tekniklerinin performanslarını incelemek ve karşılaştırmaktır. Çalışmada öncelikle Maglev sisteminin doğrusal olmayan matematiksel modeli elde edilmiş ve denge noktası kuvvet dengesi prensibine göre belirlenmiştir. Kontrol tasarımı ise bu çalışma noktası etrafında doğrusallaştırılmış model kullanılarak gerçekleştirilmiştir. MATLAB/Simulink ortamında klasik PID kontrol ve Ziegler–Nichols yöntemi ile ayarlanmış PID kontrol yapıları uygulanmıştır. Bu metodlardan kapalı döngü sistemi kararlı hale getirme konusunda önceden farzedildiği gibi başarılı olamamışlardır Çünkü Ziegler–Nichols yöntemi genelde baştan kararlı olan sistemler için kullanılan bir yöntemdir. Buna istinaden, sistem için durum geri beslemeli (state feedback) kontrol yöntemi de tasarlanmış ve buna ek olarak referans sinyal ile çıktı sinyalinin farkının integralini de kontrol sinyaline eklenerek kalıcı durum hatasının giderilmesi amaçlanmıştır. Yapılan benzetimler sonucunda durum geri beslemeli kontrol yapısının sistem kararlılığını başarılı şekilde sağladığı ve referans konum takibinde etkin v sonuçlar verdiği görülmüştür. Buna ek olarak geri beslemeli kontrol yöntemi doğrusallaştırılmamış ana sistemde de benzer performans sergilenmiştir Ayrıca, durum geri beslemeli (state feedback) kontrol yöntemi ile karşılaştırma yapmak amacıyla, yazında yer alan ileri beslemeli PIV kontrollü pozisyon kontrol modülü de sisteme uygulanmış ve sistemin aşırı aşıma (aşırı salınım) neden olmasına rağmen topun pozisyon kontrolünün sağlandığı gözlemlenmiştir. Bu modülde yalnızca akım girişli ve pozisyon çıkışlı alt sistem incelenmiş olup, sistemin kararlı çalışabilmesi için öncelikle akımın kararlı hale getirilmesi gerekmektedir Bu voltajın girdi olduğu akımın çıktı olduğu sistemin diğer alt modülünün PI kontrolüyle mümkündür. Geri Beslemeli Kontrol sistemiyle ileri beslemeli PIV kontrollü alt modülün performansı top kütlesinin arttırılıdığı ve azaltıldığı bozucu etkilerde ve birim adım fonsiyonuna eklenen kare dalga referans sinyalleri için incelenmiştir. Geri Beslemeli Kontrol sisteminin aşırı aşımla sadece kütle arttırıldığı durumda karşılaştığı, ileri beslemeli PIV kontrollü modülünün ise her durumda aşırı aşıma uğradığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In the field of control engineering, magnetic levitation (Maglev) systems have become a significant research topic due to their nonlinear structure, instability in openloop operation, and high sensitivity to disturbances. The aim of this thesis is to examine and compare the performance of various control techniques used for controlling the ball position in magnetic levitation systems. First, a nonlinear mathematical model of the Maglev system was obtained, and the equilibrium point was determined according to the force balance principle. The control design was then implemented using a linearized model around this point. Classical PID control and Ziegler-Nichols methodtuned PID control structures were applied in the MATLAB/Simulink environment. These methods were not as successful as anticipated in stabilizing the closed-loop system because the Ziegler-Nichols method is generally used for systems that are stable from the outset. Therefore, a state feedback control method was also designed for the system, and in addition, the integral of the difference between the reference signal and the output signal was added to the control signal to eliminate the steadystate error. Simulations have shown that the state feedback control structure successfully ensures system stability and provides effective results in reference position tracking. Additionally, the state feedback control method exhibited similar performance in the non-linearized main system. Furthermore, to make a comparison with the state feedback control method, the feedforward PIV-controlled position control module described in the literature was also applied to the system, and it was vii observed that the ball's position control was maintained despite the system causing overshoot (over-oscillation). In this module, only the current input and position output subsystem were examined, and for stable system operation, the current must first be stabilized. This is possible with PI control of the other sub-module of the system, where voltage is the input and current is the output.
Benzer Tezler
- Destek vektör regresyonu ile PID kontrolör tasarımı
Design of PID controller via support vector regression
KEMAL UÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE
- Doğrusal kontrolcü donanımlarında sinüs sinyaliyle aktif hata tespiti
Active fault detection in linear controller hardware with sine signal
MUTLUHAN ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
- Microwave imaging of breast cancer with contrast agents
Meme kanserinin kontrast ajanlarla mikrodalga görüntülemesi
SEMA YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇAYÖREN
- Entezit-ilişkili artrit tanılı hastalarda sakroiliit ve enteziti saptamada fizik muayene ve radyolojik görüntülemelerin(manyetik rezonans görüntüleme, ultrasonografi, direkt grafi)etkinliğinin karşılaştırılması
Comparison of the efficacy of physical examination and radiological imaging(magnetic resonance imaging, plain radiography) in detecting sacroiliitis andenthesitis in patients with entesitis-related arthritis
BESTE AKDENİZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
Romatolojiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR KASAPÇOPUR
- Ambliyopide lateral genikülat nükleustaki metabolit değişimlerinin manyetik rezonans spektroskopi ile değerlendirilmesi
Investigating the metabolite changes in lateral geniculate nucleus of amblyopic patients by magnetic resonance spectroscopy
SEMİH ÖNER
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
Göz HastalıklarıYıldırım Beyazıt ÜniversitesiGöz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA YÜLEK