Data-driven controller design and experimental evaluation of an antagonistic shape memory alloy actuator
Veri odaklı denetleyici tasarımı ve antagonistik şekil hafızalı alaşım eyleyicinin deneysel değerlendirilmesi
- Tez No: 1025752
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alaşımlar, Antagonistik etki, Veri modelleme, Veri toplama ve kontrol sistemleri, Alloys, Antagonistic effect, Data modelling, Data acquisition and control systems
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İzmir Ekonomi Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Şekil Hafızalı Alaşım (SMA) telleri, belirli sıcaklık ve gerilim koşullarına tepki verebilen ve orijinal şekillerine geri dönebilen akıllı malzemelerdir. Bu benzersiz özelliği sayesinde, robotik eyleyiciler ve biyomedikal uygulamalar gibi çeşitli mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu çalışmanın temel amacı, model tabanlı bir kontrol sistemi ve sürücü devresi kullanarak antagonistik bir SMA eyleyici sistemini tasarlamak ve deneysel olarak değerlendirmektir. Bu amaçla, SMA telleri için kararlı akım kontrolü sağlamak üzere STM32 tabanlı bir sürücü devresi geliştirilmiştir. Sistemin histeretik davranışını incelemek için açısal konum, kuvvet ve akım ölçümleri kullanılarak veri toplanmıştır. İlk olarak, sistem davranışını değerlendirmek amacıyla doğrusal bir ARX-MIMO-Ridge modeli temel karşılaştırma yaklaşımı olarak incelenmiştir. Ardından, eyleyicinin davranışını modellemek ve her iki SMA teli için gerekli akım değerlerini tahmin etmek amacıyla Çok Girişli Çok Çıkışlı Geçitli Tekrarlayan Birim (GRU-MIMO) tabanlı veri odaklı modelleme yaklaşımı uygulanmıştır. Geliştirilen model, tahmin hatalarını telafi etmek ve akım düzenleme performansını iyileştirmek için kontrol çerçevesine entegre edilmiştir. Sonuçlar, farklı akım seviyelerinde kararlı çalışma, tekrarlanabilir eyleyici davranışı ve SMA tabanlı sistemlere uygulanabilirlik göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Shape Memory Alloy (SMA) wires are smart materials that can respond to specific temperature and stress conditions and return to their original shape. Owing to this unique property, they are widely used in various engineering applications such as robotic actuators and biomedical applications. The main objective of this study is to design and experimentally evaluate an antagonistic SMA actuator system using a model-based control framework and a driver circuit. For this purpose, an STM32-based driver circuit was developed to provide stable current control for the SMA wires. Experimental data were collected using angular position, force, and current measurements to investigate the system's hysteretic behavior. Initially, a linear ARX-MIMO-Ridge model was examined as a baseline approach to evaluate the system behavior. Subsequently, a Multi-Input Multi-Output Gated Recurrent Unit (GRU-MIMO) data-driven modeling approach was applied to capture the nonlinear and time-dependent dynamics of the SMA actuator and predict the required current values for both SMA wires. The developed model was integrated into the control framework to compensate for prediction errors and improve current regulation performance. The results demonstrate stable operation at different current levels, repeatable actuator behavior, and the applicability of the proposed approach to SMA-based systems.
Benzer Tezler
- Wankel motoru ve çevrim atlatma sisteminin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the Wankel engine and skip cycle system
ÖMER CİHAN
Doktora
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR
- Fuzzy logic based charge control strategy for lithium-ion batteries: Comparative evaluation with conventional techniques
Lityum-iyon bataryalar için bulanık mantık tabanlı şarj kontrol stratejisi: Geleneksel tekniklerle karşılaştırmalı değerlendirme
FURKAN AKSU
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN KOCAARSLAN
- Development of operation and maintenance strategies for offshore wind industry based on big data management
Büyük veri yönetimi ile açık deniz rüzgar endüstrisinde işletme ve bakım stratejilerinin geliştirilmesi
UWE LUETZEN
Doktora
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR BEJİ
- Elektrikli taşıtlar için anahtarlamalı relüktans motorun optimal tasarımı, analizi ve efektif kontrolü
Optimal design, analysis and effective control of switched reluctance motors for electric vehicles
BEKİR GEÇER
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECİBE FÜSUN OYMAN SERTELLER
DOÇ. DR. ALPER NABİ AKPOLAT
- Kısıtlı veri ile yorulma çatlağı ilerleme hızı tahmini: Yapay ve fizik bilgili sinir ağlarının karşılaştırmalı analizi
Fatigue crack growth rate prediction with limited data: A comparative analysis of artificial and physics-informed neural networks
AZİM HASANOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KIRCA