Design of a microcontroller-based coupled tank system and implementation of level control with feedback linearization method
Mikrodenetleyici tabanlı birleşik tank sistemi tasarımı ve geri beslemeli doğrusallaştırma yöntemi ile seviye kontrolünün uygulanması
- Tez No: 809121
- Danışmanlar: PROF. DR. SAVAŞ ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Bu tezde, ARM Cortex M7 mikrodenetleyici birimi (MCU) tabanlı gömülü Birleşik Tank Sistemi (CTS) tasarlanmış ve bulanık mantık denetleyici (FLC), geri beslemeli doğrusallaştırma (FL) tabanlı oransal integral türevsel (PID) denetleyici ve FL tabanlı FLC kullanılarak sıvı seviyesi kontrol algoritmaları uygulanmıştır. Seçilen denetleyicilerin amacı, tasarlanan CTS'nin ikinci tankındaki önceden tanımlanmış su seviyesini doğru bir şekilde izlemek ve denetleyicilerin performanslarını birbirleriyle karşılaştırmaktır. Geri beslemeli doğrusallaştırılmış CTS modelini oluşturmak için gerekli olan fiziksel parametreler, gerçek deney düzeneğinden elde edilmiştir. Aday denetleyicilerin geliştirilmesinde ise FLC, FL tabanlı PID denetleyici ve FL tabanlı FLC önce Matlab/Simulink ortamında geliştirilmiş ve benzetim çalışması yapılmıştır. Daha sonra, bu denetleyiciler gerçek zamanlı olarak pompa, aktüatörler ve sensörler ile MCU arayüzüne sahip bir donanım içeren, fiziksel olarak geliştirilmiş CTS'de test edilmiştir. Denetleyici yazılımları, MCU'da doğrudan bellek erişim birimleri sayesinde bloke olmayan bir mimaride tasarlanmış ve uygulanmıştır. Gerçek zamanlı olarak deneyleri yapmak ve CTS deney düzeneğinden veri toplamak amacıyla, bilgisayar yazılımı ve grafiksel kullanıcı arayüzü geliştirilmiştir. Aday denetleyicilerin benzetim ve deneysel sonuçları, kök ortalama karesel hata, ortalama mutlak hata ve ortalama karesel hata dahil olmak üzere aşım, oturma süresi ve izleme performansı açısından birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Geri beslemeli doğrusallaştırılmış CTS'deki FLC ve PID denetleyicileri, doğrusal olmayan CTS'deki FLC'den daha iyi aşım ve izleme performansı sağlamıştır. Fakat FLC ve FL tabanlı FLC, oturma süresi açısından FL tabanlı PID'den daha iyi performans göstermiştir. Bu denetleyiciler içerisinde en iyi performansı FL tabanlı FLC sergilemiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the design of an ARM Cortex M7 microcontroller unit (MCU)-based embedded Coupled Tank System (CTS) and implementation of liquid level control algorithms by using fuzzy logic controller (FLC), feedback linearization (FL)-based proportional integral derivative (PID) controller, and FL-based FLC. The purpose of these candidate controllers is to trace a predefined water level in the second tank of the designed CTS accurately and to compare the controllers' performances with each other. Herein, to construct the feedback linearized CTS model, the physical parameters of CTS are obtained from a real experimental setup. As for developing the candidate controllers, FLC, FL-based PID controller, and FL-based FLC are developed and simulated on Matlab/Simulink Environment formerly. These controllers are latterly tested in physically developed CTS which includes data acquisition and control hardware having an MCU interface with a pump, actuators, and sensors in real time. Furthermore, these controllers are implemented in a non-blocking architecture with direct memory access units in MCU during experiments. The developed computer software and the graphical user interface are designed for carrying out experiments and collecting data from CTS experimental setup in real time. Simulation and experimental results of the candidate controllers are compared with each other in terms of overshoot, settling time, and tracking performance including root mean square error, mean absolute error, and mean square error. FLC and PID controllers on feedback linearized CTS provide better overshoot and tracking performance than FLC on nonlinear CTS. However, FLC and FL-based FLC outperform FL-based PID in terms of settling time. FL-based FLC offers the best performance within these controllers.
Benzer Tezler
- İki dönüştürücülü ultrasonik temizleme sistemi tasarımı
Desing and analysis of an ultrasonic cleaning system with two transducers
MEHMET EMİN ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN HÜNER
- Üniversal motorun pıc kullanılarak bilgisayar destekli kontrolü
The computer based control of universal motor using pic
EMİN AĞRALİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYüzüncü Yıl ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABİR RÜSTEMLİ
- Control of a quadrotor unmanned aerial vehicle equipped with a delta robot manipulator
Delta robot ile donatılmış bir dört döner kanatlı insansız hava aracının denetimi
AHMED AKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mühendislik BilimleriAtılım ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KUTLUK BİLGE ARIKAN
- Uydudan küresel konumlama sistemleri alıcıları için karıştırmaya dayanaklı ön-uç elektroniği ve anten tasarımı
Anti-jam RF front-end and antenna design for global navigation satellite system receivers
OLCAY YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekn. Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KORKUT YEĞİN
- Güneş pillerinden şebekeye enerji aktarılmasının analizi ve tasarımı
Başlık çevirisi yok
TANKUT ACARMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. TAMER KUTMAN