Bulanık PID tipi kontrol algoritmaları
Fuzzy PID type control algorithms
- Tez No: 151281
- Danışmanlar: PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
BULANIK PID TİPİ KONTROL ALGORİTMALARI ÖZET Bulanık küme kuramı, ilk olarak 1965 yılında Zadeh (1965) tarafından ortaya konulduktan sonra ilk uygulamasını 1974 yılında kontrol alanında bulmuştur. Takip eden yıllarda bulanık kontrol birçok araştırmacı tarafından önemli bir çalışma konusu olarak ele alınmış ve son on yıl içerisinde bulanık kontrolörler endüstride geniş bir kullanım alanına sahip olmuştur. Bu kontrolörler arasında en yaygın olanı, yapılan itibariyle PID kontrolörleri ile denkliği ortaya konmuş olan bulanık PID tipi kontrolörlerdir. Literatürde özayarlamasız bulanık PID tipi kontrolörlerin yaygın olarak kullanılmasına karşın, son zamanlarda bu tip kontrolörlerin başarımını artırmak maksadıyla çeşitli uyarlama yöntemlerinin kullanıldığı özayarlamalı bulanık PID tipi kontrolör tasarımına önem verilmiştir. Elde edilen kontrol algoritmalarının genellikle sadece bilgisayar ortamında gerçeklenmesinden dolayı, bu algoritmaların fiziksel sistemler üzerinde uygulanmaları neticesinde birtakım farklılıklar ortaya çıkabilmektedir. Bu tezde, PID ve bulanık PID tipi kontrol algoritmaları oluşabilecek bu farklılıkları, elde edilecek sistem yanıtlarını ve bulanık kontrolör tasarımında uygulanan özayarlama yöntemlerinin sonuçlarını karşılaştırabilmek amacıyla PCS 327 Proses Kontrol Simülatörü adı verilen deney seti üzerinde uygulanmış ve elde edilen sonuçlar bilgisayar ortamında simülasyon ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yapılan deneyler neticesinde başarılı sonuçlara ulaşılmıştır. Öncelikle, simulator üzerinde ölü zamansız ve ölü zamanlı olmak üzere oluşturulan iki ayrı sistem basamak yanıtı modelleme yöntemlerinden üç ve dört parametreye sahip model yapılan ile modellenmiştir. Elde edilen modellerin gerçek sistemleri yeterli düzeyde temsil ettikleri kanısına vanlmıştır. Sistemlere ait modellerin elde edilmesinin ardından kontrolör tasanmına geçilmiş, üç ve dört parametreli modeller ile gerçek sisteme PID kontrolörü tasarlanmıştır. Daha sonra tasarlanan kontrolöre ait gerçek sistem yanıtlan ile simülasyon yanıtlan karşılaştınlmıştır. Kontrolör tasanmında ikinci aşamada ise bulanık kontrolör yapılan ele alınmış, yapıları itibariyle bir PID kontrolörüne benzeyen, bulanık PID tipi kontrolörler hakkında teorik bilgiler verilmiştir. Burada bulanık PID tipi kontrolörler temel olarak 1. Ölçekleme faktörleri, güncel olmayan şekilde (off-line) tasanm başlangıcında ayarlanarak bu değerler için sistem yanıtının elde edilebildiği özayarlamasız bulanık PID tipi kontrolörler 2. Kontrolöre ait iki adet ölçekleme faktörünün değişik algoritmalar ile güncel (on-line) olarak ayarlanan ve özayarlama neticesinde kontrolöre ait sistem yanıtının elde edildiği özayarlamalı bulanık PID tipi kontrolörler şeklinde sınıflandınlmıştır. Daha sonra elde edilen modeller ile gerçek sisteme özayarlamasız bulanık PID tipi kontrolör tasarlanmış ve dört parametreli modelin üç parametreli modele nazaran xııgerçek sistem yanıtına çok daha yakın bir yanıta sahip olduğu gözlenmiştir. Bu sebepten ötürü, bir sonraki aşamada sadece dört parametreli model ve gerçek sisteme, sistem başanmını artırmak maksadıyla aşım gözleyicisi, fonksiyon ayarlayıcısı ve bağıl hız gözleyicisi yoluyla iki adet ölçekleme faktörü uyarlanan özayarlamalı bulanık PID tipi kontrolör tasarlanmış ve her bir uyarlama yöntemine ilişkin elde edilen sistem yanıtlan karşılaştınlmıştır. Özellikle aşım gözleyicisi yönteminde sistem yanıtında daha iyi bir sonucun elde edilebilmesi için eşik değer kullanma düşüncesi önerilmiştir. Elde edilen sonuçlarda, ölçekleme faktörleri düzgün olarak ayarlanmayan bir bulanık kontrolör yanıtının uygulanan bu yöntemler neticesinde iyileştirilebildiği görülmüştür. Kontrolör tasarımında amaç minimum sayıda kurala sahip bir kural tabanı oluşturmak olduğu için toplam 2x2=4 adet kural yazılmıştır. Çalışmada sisteme ait modellerin elde edilmesinde ve kontrol aşamalarında Siemens S-7 200 CPU 214 modelli PLC cihazı kullanılmıştır. Gerçek sistemle PLC arasındaki bağlantı EM-235 Analog giriş-çıkış ünitesi ile sağlanmıştır. Ayrıca simülasyon yanıtlan Matlab 5.3 ve Simulink programlan vasıtasıyla elde edilmiştir. xııı
Özet (Çeviri)
FUZZY PID TYPE CONTROL ALGORITHMS SUMMARY After proposed by Zadeh (1965) in 1965, the fuzzy set theory had got its first application at the control research in 1974. In the following years, the fuzzy control was accepted as an important study by many researchers and in the last decade fuzzy controllers had found a wide usage area in the industry. Since their structures are almost as the same as PID controllers structures, the fuzzy PID type controllers had became the most widely used controllers. Altough many fuzzy PID type controllers which has no self tuning mechanism are used in literature, in the last years self-tuned fuzzy PID type controllers in which many tuning algorithms are used had given importance in order to improve the performance of non self-tuned fuzzy PID type controllers. Since the control algorithms are materialized in computer environment generally, there could be some differences when these algorithms are applied to the physical systems. In this thesis, the PID and fuzzy PID type control algorithms are applied to the so called PCS 327 Process Control Simulator experimental set in order to compare probable differences, obtained system responses and the results of self tuning algorithms which were used in designing the self-tuned fuzzy PID type controllers and lastly the results got from the physical system had been compared to the simulation results which were got from computer. After the experiments successful results were acquired. First of all, two different systems with a dead time and without a dead time that are composed on the simulator were modelled by the step response modeling methods including three and four parametered model structures. The obtained models for each system had been tought to be sufficient. After getting the models for each system, the next stage became designing the controllers and a PID controller had been designed for three parametered model, four parametered model and real system, then the real system results and simulation results had been compared. At the second stage of designing controllers, some theoritical information was given about the fuzzy PID. type controllers which have similar structures as PID controllers. The fuzzy PID type controllers were basically classified in two categories as follows; 1. The fuzzy PID type controllers that has no tuning mechanism in which the scaling factors of the controller are tuned at the beginning stage of controller design in an off line manner and the response of the system can be got for these parameter values 2. The fuzzy PID type controllers that has a tuning mechanism in which the two scaling factors of the controller are tuned by different algorithms in an on line manner and the response of the system can be got for self tuning parameter values. After this, a fuzzy PID type controller that has no tuning mechanism was designed for the models and the real system and it is observed that the four parametered model xivhas more similar system response to real system compared with the three parametered model response. For this reason, the fuzzy PID type controller which has a tuning mechanism was designed for only four parametered model using the peak observer, function tuner and relative rate observer methods to increase the performance of the system by tuning the two scaling factors of the controller and the system responses concerning to each tuning method were compared. Especially, for the peak observer method, idea of using a threshold value was proposed to get a better system response. After getting the systems responses for this controller, it was seen that the system responses can be improved after applying these methods to a fuzzy PID type controller whose parameters were tuned unproperly. Since the goal was to have a rule base which had minimum number of rules, while designing the controllers only 2x2=4 rules were written. In the study, S-7 200 CPU 214 PLC device was used at the stages of getting the models and controlling the systems. The interconnection between the real system and PLC was established by using the EM-235 Analogue input-output unit. Also the simulation results were got by using the Matlab 5.3 and Simulink programs. xv
Benzer Tezler
- Bir motor kontrol sisteminin model tabanlı donanım ve yazılım ortak tasarımı
Model-based hardware and software mutual design of a motor control system
SEDAT İN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
DOÇ. DR. HASAN TİRYAKİ
- Tek serbestlik dereceli bir dengeleme mekanizmasının bulanık mantık ile kontrolü
Fuzzy logic control of a 1 dof balancing mechanism
SEVİL TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mekatronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ÇETİN
- Kontrol sistemleri için bulanık PID kontrolörlerin genetik algoritmalar yardımıyla ayarlanması
Tuning of fuzzy PID controllers by genetic algorithms for control systems
ÖMER GÜVENÇ KARAOĞLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FUAT GÜRLEYEN
- Fuzzy-PSO control of linear and nonlinear systems
Doğrusal ve doğrusal olmayan sistemlerde bulanık sürü parçacığı optimizasyonu yaklasımı ile kontrol
TOLGA KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. GÜLAY ÖKE
- Fuzzy iterative learning control with application
Bulanık yinelemeli öğrenme kontrolü ile uygulaması
MUHAMMED MAHMUT AKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS EKER