A model-free fractional-order PID tuning method based on an improvement of particle swarm optimization
Parçacık sürüsü optimizasyonunun geliştirilmesine dayalı modelden bağımsız kesirli dereceli PID ayar yöntemi
- Tez No: 255889
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YAĞMUR DENİZHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Son zamanlarda, Kesirli Dereceli Kalkülüs bilimin ve mühendisliğin çesitli alanlarında önem kazanmıştır. Kontrol Mühendisliği alanında en yaygın uygulaması olankesirli dereceli PID denetleyici ile araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Tam sayılı dere-celi PID denetleyicilere göre rastgele dereceli integral ve türev etkilerine sahip olmasıbakımından, PID denetleyici tasarımı konusunda daha fazla esneklik sağlar, ancakliteratürde geçen klasik PID denetleyici tasarım yöntemleri, kesirli dereceli PID denet-leyiciler için geçersizdir. Kapalı çevrim sistem davranışı, özellikle türev etkisine karşıoldukça hassasiyet gösterir. Bu davranış biçimi, bizi belirleyici arama yöntemleri yerinetürev içermeyen optimizasyon teknikleri kullanmaya sevkeder.Biyolojik açıdan esinlenilmiş hesaplamalı yaklaşımlar eğilimi, bir çok sezgisel op-timizasyon teknikleri doğurmuştur. Bunların arasında en popüler olanları evrimsel al-goritmalar ve sürü algoritmalarıolarak sayılabilir. Optimize edilmek üzere erişilebilirbir amaçc fonksiyonu verildiği durumlarda, Parçacık Sürü Optimizasyonu yöntemi, gözükapalı algoritma kategorisinde modelden bağımsız bir yöntem olarak kullanılabilir. Buçalışmadaki yenilik, optimizasyon problemi ile ilgili sistematik bilginin mevcut olduğudurumlarda PSO tekniğinin gözü kapalı algoritma doğası ile bilgi-destekli arama ilebirleştirilerek geliştilirmesidir.Bu çalışmada, klasik PID denetleyici ayar yöntemleri ile stokastik optimiza-syon yaklaşımlarının birleşiminden oluşturulmuş Bilgi Destekli Parçacık Sürü Opti-mizasyonu tekniği ile modelden bağımsız kesirli derecli PID denetleyici ayar yöntemisunulmuştur. Stokastik yöntem, literatüre girdiği günden bu yana popüler bir yöntemolan PSO tekniğine dayalıdır. Bilgi Destekli Parçacık Sürü Optimizasyonu tekniği ileyapılan PID denetleyici tasarımıda, tasarım koşulları olarak en büyk aşım yüzdesi,yükselme zamanı, oturma zamanı ve sürekli hal degeri kullanılmıtır. Optimizasyoniçin geliştirilen amaç fonksiyonu, PSO ve PID denetleyiciler ile ilgili sistematik bilgiile optimize edilmiştir. Farklı özelliklere sahip sistemler ile yapılmış benzetimler ile deönerilen yöntemin, PSO'ya olan üstünlüğü sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
In recent times, applications of Fractional Calculus have gained importance invarious areas of science and engineering. In the realm of control engineering FractionalCalculus started to draw the attention of researchers a decade ago with its most com-mon application, namely Fractional-Order PID control, in contrast to its integer-ordercounterpart, it provides more flexibility in PID controller design applications with hav-ing integral and derivative actions of arbitrary order. However, classical PID tuningmethods become inapplicable. The closed-loop system behavior exhibits sensitivityespecially depending on the order of the derivative action. This behavior leads touse derivative-free stochastic optimization techniques rather than deterministic searchmethods.The trend of biologically-inspired computational approaches brought forth manyheuristic optimization techniques. Among the most popular ones one can count evo-lutionary algorithms and swarm algorithms. Given an assessable objective function tobe optimized, PSO technique can be used as a model-free optimization method thatbelongs to the“blind search”category. The innovation in this study is an improvementin this technique that combines the“blind search”inherent to PSO with“knowledge-supported search”in cases where some systematic knowledge about the optimizationproblem is available.This study proposes a model-free fractional-order PID controller tuning methodwhich is Knowledge-Supported Particle Swarm Optimization (PSO) technique, sug-gesting a different combination of classical PID tuning approaches and stochastic op-timization approaches. The stochastic method will be based on the so-called ParticleSwarm Optimization (PSO) Technique, which is becoming a popular design methodever since it was introduced. In this study Knowledge-Supported Particle Swarm Op-timization (PSO) technique is used for fractional-order PID controller tuning basedon the design specifcations maximum percentage overshoot, rise-time, settling-time,and steady-state value. Constructed objective function for optimization which yields apossible solution to the design problem is optimized using popular Particle Swarm Op-timization and systematic knowledge about PID controllers. With the help of examplesthe superiority of the proposed method to classical PSO algorithm is presented.
Benzer Tezler
- Multi-objective optimization based fractional order PID controller design
Çok amaçlı optimizasyon tabanlı kesirli mertebeden PID kontrolörün tasarımı
EDA BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MÜJDE GÜZELKAYA
- Robot kollarının adaptif kontrolü
Adaptive control of robot arms
K.FATİH DİLAVER
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. KEMAL SARIOĞLU
- Friction identification and compensation in stabilized platforms
Stabilize platformlarda sürtünmenin tanılanması ve etkilerinin giderilmesi
EYYÜP SİNCAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. RAİF TUNA BALKAN
- Robot kolların geleneksel ve dinamik kontrolu
Başlık çevirisi yok
HASAN PALAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. KEMAL SARIOĞLU
- Esnek mekanizmaların tasarlanması ve kontrolü
Design and control of compliant mechanisms
AYŞE TEKEŞ
Doktora
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SALIH DOKUZ