Pnömatik yapay kasların rehabilitasyon amaçlı kullanımı için kontrol sistemi tasarımı
Design of control system for rehabilitation use of pneumatic artificial muscles
- Tez No: 657939
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CABBAR VEYSEL BAYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Pnömatik yapay kaslar (PYK), yüksek kuvvet/ağırlık oranı, bakım kolaylığı, düşük maliyet, esnek yapı gibi pek çok avantaja sahip aktüatörlerdir. Bunların yanı sıra insan kasına benzer çalışma yapısı sayesinde rehabilitasyon cihazları için özellikle uygun görülmektedir. Ancak pnömatik yapay kasların, sahip oldukları doğrusal olmayan özelliklerinden dolayı kontrol edilmesi oldukça zordur. Bu tez çalışmasında, pnömatik yapay kasın kullanımını kısıtlayan nonlineer kontrol problemini çözmek için kontrol sistemi incelemesi ve tasarımı yapılmıştır. PID, bulanık PID ve kayan kip kontrolü yöntemleri esas alınarak pnömatik yapay kasın rehabilitasyon amaçlı performansına göre tasarımlar yapılmıştır. Bu çalışmanın literatürden temel farkı, yaygın olarak kullanılan oransal valfler ve basınç regülatörler yerine, daha ekonomik olan ve pnömatik yapay kasın uyumlu çalışmasına imkân veren aç/kapa valfler için kontrol sistemleri tasarlanmasıdır. Tasarımlar PYK kontrol test düzeneğinde yer alan ve aç/kapa valfleri ile çalıştırılan pnömatik yapay kaslar üzerinde deneysel olarak değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlara göre, modelden bağımsız Sugeno tipi kombine bulanık PID kontrolörü, pnömatik yapay kasların (PYK) rehabilitasyon amaçlı kullanımı için basit ve etkili bir çözüm olarak en başarılı performansı vermiştir.
Özet (Çeviri)
Pneumatic artificial muscles (PAM) are actuators having many advantages such as high force to weight ratio, ease of maintenance, low cost, flexible structure. In addition, PAM is especially suitable for rehabilitation devices due to its operating character compliant to human muscle. On the other hand, pneumatic artificial muscles have major drawback that makes difficult to control due to their nonlinear properties. In this thesis, control systems have been analyzed and designed to solve the nonlinear control problem that restricts the use of pneumatic artificial muscle. Based on PID, Fuzzy PID and Sliding Mode Control methods, designs have been made according to the rehabilitation-oriented performance of the pneumatic artificial muscle. The main difference of this study from the literature is that control systems are designed for on/off valves which are more economical and allow the pneumatic artificial muscle to work in compliance, instead of the common proportional valves and pressure regulators. The designs have been experimentally evaluated on the pneumatic artificial muscles, which are included in the PAM control experimental setup and operated with on/off valves. According to the experimental results, the model-free Sugeno type combined fuzzy PID controller has yielded most successful performance as a simple and effective solution for the rehabilitation use of pneumatic artificial muscles (PAM).
Benzer Tezler
- Pnömatik yapay kas tabanlı üst ekstremite manipülatöründe agonist-antagonist kontrol
Agonist-antagonist control in a pneumatic artificial muscle-based upper limb manipulator
FİLİZ ATAK METİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ARİFOĞLU
- Utilization of pneumatic artificial muscles on a direct shear test setup
Pnömatik yapay kasların direkt kesme deneyi düzeneğinde kullanılması
ANIL YILDIZ
Doktora
İngilizce
2013
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN BAYKAL
- Eklemeli imalatla üretilmiş pnömatik yapay kas ile el rehabilitasyon ortezi mekatronik sistem tasarımı
Mechatronic system design of a hand rehabilitation orthosis with additive manufactured pneumatic artificial muscle
EMRE TUĞBERK GÜLNERGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL
- Bir giyilebilir alt vücut dış iskeleti tasarımı ve küçültülmüş prototip üretimi
Design and prototype manufacture of a wearable lower extremity exoskeleton
HALDUN KÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KANBER
- Pnömatik yapay kaslı 3 serbestlik dereceli robot kolun yapay sinir ağları ile konum kontrolü
Position control of pneumatic artificial muscle 3 degrees of freedom robot arm with artificial neural network
KÜBRA TÜRE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMDİ ALPER ÖZYİĞİT