PID parameters tuning based on Dandelion optimization algorithm for dc motor
Dc motor için Dandelion optimizasyon algoritmasına dayalı PID parametreleri ayarı
- Tez No: 830605
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA TEKE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankırı Karatekin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Konum ve hız üzerinde kesin kontrol gerektiren çeşitli uygulamalarda, örneğin robotik ve CNC makinelerinde, doğru akım (DC) motorların kullanımı geniş bir şekilde kabul görmüştür. Bu bağlamda, bu tezde sürekli mıknatıslı bir DC motor (PMDC) üzerine kapsamlı bir inceleme yapılmıştır. Motorun döner hızı ve açısal konumu yönetmek için kademeli bir P-PI denetleyici formüle edilmiş ve uygulanmıştır. Üç ayrı denetleyiciden oluşan kademeli yapı, ilk denetleyicinin akım regülasyonuna, ikincisinin hız ayarlamasına ve üçüncüsünün konum yönetimine adanmış şekilde tasarlanmıştır. DC motoru için kontrol metodolojisini optimize etmek amacıyla çeşitli algoritmalar keşfedilmiştir. Klasik metod (CM), genetik algoritma (GA), kelebek optimizasyon algoritması (BOA) ve karahindiba optimizasyon algoritması (DOA) bu amaç için uygulanmıştır. Bu dört algoritmayı karşılaştırmak için performans kriterleri kullanılmıştır. DOA'nın en kısa yükselme süresini 0.076 saniye ve en az aşımı %3.13 ile gösterdiği, dolayısıyla motor kontrolü için üstün bir seçenek olduğu belirlenmiştir. Hemen ardından BOA, 0.08 saniye yükselme süresi ve biraz daha yüksek aşım oranı olan %4 ile gösterilmiştir. Öte yandan, GA'nın daha uzun bir yükselme süresi olan 0.35 saniye, yerleşme süresi olan 0.5 saniye ve en yüksek aşım oranı olan %8.1128 ile daha az etkili olduğu gözlemlenmiştir. PID denetleyici parametrelerinin optimizasyonu, zaman etki alanına olan olağanüstü yanıtı ve arzu edilen performans ölçütlerine ulaşması nedeniyle DOA kullanılarak sonrasında gerçekleştirilmiştir. DOA ile optimize edildiğinde, kademeli P-PI denetleyicinin PMDC motorunun hızı ve konumu üzerinde üstün kontrol sağladığı gösterilmiştir. Bu optimizasyon sayesinde, daha yüksek bir doğruluk ve kararlılık seviyesi elde edilmiş, böylece motor değişkenleri üzerinde titiz kontrol gerektiren pratik uygulamalarda sistem daha güvenilir ve verimli hale getirilmiştir. Sistematik bir değerlendirme aracılığıyla, kademeli P-PI denetleyicinin mimarisi daha rafine ve etkili bir kontrol stratejisi sağlamakta olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca, denetleyiciyi ince ayarlamak için optimizasyon algoritmalarını kullanmanın faydası açıkça doğrulanmıştır. İncelenen algoritmalar arasında, DOA PID denetleyici parametrelerini optimize etmede en etkili olanı olarak ortaya çıkmış, böylece gerçek dünya senaryolarında uygulanabilirliği ve etkinliği doğrulanmıştır. Bu tezin bulguları, kesin motor kontrolünün hayati önem taşıdığı endüstriler ve uygulamalar için önemli sonuçlar taşımaktadır. DOA tarafından optimize edilen kademeli P-PI denetleyicinin uygulanmasıyla, motor kontrolündeki sanatın durumu ilerlemiştir. Araştırma, PMDC motorlarındaki hız ve konum kontrolü ile ilgili mevcut zorlukları başarıyla ele almış ve bu alandaki gelecekteki çalışmalar için sağlam bir temel atmıştır. Böylece, PMDC motor kontrolü bağlamında çeşitli optimizasyon algoritmalarının karşılaştırmalı avantajları ve sınırlılıkları hakkında kapsamlı bir anlayış elde edilmiş, DOA'nın optimizasyon için önde gelen seçenek olarak tanımlanmasına neden olmuştur.
Özet (Çeviri)
In various applications demanding precise control over position and speed, such as robotics and CNC machines, the utilization of direct current (DC) motors has been widely acknowledged. In this context, an exhaustive investigation into a permanent magnet DC motor (PMDC) has been undertaken in this thesis. A cascaded P-PI controller has been formulated and executed to manage the rotational speed and angular position of the motor. Comprised of three individual controllers, the cascaded configuration has been engineered such that the first controller is committed to current regulation, the second to speed adjustment, and the third to position governance. To optimize the control methodology for the DC motor, various algorithms have been explored. The Classic Method (CM), genetic algorithm (GA), butterfly optimization algorithm (BOA), and dandelion optimization algorithm (DOA) have been applied to this purpose. Performance criteria have been employed to compare these four algorithms. It was found that DOA exhibited the shortest rise time of 0.076 seconds and the least overshoot of 3.13%, thus being identified as the superior option for motor control. Following closely, BOA demonstrated a rise time of 0.08 seconds and a somewhat elevated overshoot of 4%. On the other hand, GA was observed to be less efficacious with a protracted rise time of 0.35 seconds, settling time of 0.5 seconds, and the highest overshoot at 8.1128%. Optimization of the PID controller parameters was subsequently carried out using DOA, in light of its exceptional response to time-domain features and its attainment of desired performance metrics. The cascaded P-PI controller, when optimized with DOA, has been shown to facilitate superior control over the PMDC motor's speed and position. By virtue of this optimization, an enhanced level of accuracy and stability has been achieved, making the system more reliable and efficient in practical applications that necessitate rigorous control over motor variables. Through systematic evaluation, it has been revealed that the cascaded P-PI controller's architecture enables a more refined and effective control strategy. Additionally, the benefit of employing optimization algorithms for fine-tuning the controller has been distinctly verified. Among the algorithms scrutinized, DOA emerged as the most effective in optimizing the PID controller parameters, thereby substantiating its applicability and efficacy in real-world scenarios. The findings of this thesis have significant implications for industries and applications where precise motor control is paramount. Through the implementation of the cascaded P-PI controller optimized by DOA, an advancement in the state of the art in motor control has been realized. The research has successfully addressed the inherent challenges related to speed and position control in PMDC motors and has laid down a robust foundation for future work in this domain. Thus, a comprehensive understanding of the comparative advantages and limitations of various optimization algorithms in the context of PMDC motor control has been achieved, culminating in the identification of DOA as the preeminent choice for optimization.
Benzer Tezler
- PID kontrolörlerinin optimal parametrelerinin belirlenmesi amacıyla bir bulanık mantık karar mekanizması tasarımı
Design of a fuzzy decision making mechanism to determine optimum parameters of PID controllers
BERNA AYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ENGİN YEŞİL
- Bir polistiren polimerizasyon reaktörünün sıcaklık kontrolü için farklı sayıda parametre içeren ayrık zamanlı kontrolörler
Discrete-time controllers including different number of parameters for temperature control of a polystyrene polymerization reactor
İLKNUR KARATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE HAPOĞLU
- 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
- Bulanık PID kontrolörleri için birleştirme operatörüne dayalı yeni bir öz-ayarlama yöntemi tasarımı
A novel self-tuning method based on aggregation operator for fuzzy PID controllers
ÇAĞRI GÜZAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ENGİN YEŞİL
- Geliştirilmiş tepe gözlemleyicisi ile PI kontrolör tasarımı
Controller design with improved peak observer
ERDİNÇ ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA