Parçacık sürü optimizasyon metodu ile kesir dereceli kontrolör tasarımı
Design of fractional order controller based particle swarm optimization
- Tez No: 848194
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜNEVVER MİNE ÖZYETKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kararlılık Sınır Eğrisi, Parçacık Sürü Optimizasyonu, Kesir Dereceli Sistemler, Kesir Dereceli Denetleyiciler, Ağırlıklı Geometrik Merkez Yöntemi, Dışbükey Kararlılık Bölgesinin Ağırlık Merkezi, Stability Boundary Locus, Particle Swarm Optimization, Fractional-Order Systems, Fractional-Order Controllers, Weighted Geometrical Center Method, Centroid of the Convex Stability Region
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Amaç: Bu tez çalışmasında amaç, kararlılık sınır eğrisi altında kalan bölge içerisinde PSO algoritması ile en iyi kesir dereceli PI, PD ve PI-PD denetleyicilerin parametre değerlerinin elde edilmesidir. Tasarlanan denetleyicilerin, literatürde yapılmış olan benzer çalışmalar ile karşılaştırmalı analizi yapılmış ve sonuçlar sunulmuştur. Materyal ve Yöntem: Kesir dereceli veya tam sayı dereceli zaman gecikmesine sahip olan sistemlerin kararlı bir çıkış verebilmesi için denetleyici parametreleri uygun bir şekilde ayarlanmalıdır. Literatürde denetleyici tasarımı için kullanılan yöntemlerden biri de kararlılık sınır eğrisi yöntemidir. Bu yönteme göre kararlılık sınır eğrisi altında kalan tüm noktalar sistemi kararlı yapar fakat bu noktalar arasında en iyisini seçebilmek önemli problemlerden birisidir. Bu amaçla literatürde WGC ve CCSR gibi yöntemler geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, kararlılık sınır eğrisi altında kalan bölge içerisinde parametre seçimi için bahsi geçen yöntemler haricinde PSO algoritması kullanılmıştır. PSO algoritmasında test edilen noktaların uygunluğunu belirleyebilmek için ISE, IAE, ITSE ve ITAE uygunluk fonksiyonları kullanılmıştır. Tezdeki algoritmalar özgün olarak oluşturulmuştur. Kesir dereceli veya tam sayı dereceli zaman gecikmeli sistemlerdeki, zaman gecikmesi terimi olan“e^(-τs) ”yerine 2. dereceden Padé yaklaşımı uygulanmıştır. Kesir dereceli sistemlerde ve denetleyicilerde ise kesir dereceli terimler yerine sürekli kesir açılım metodu kullanılarak tam sayı dereceli yaklaşımlar yapılmıştır. Bulgular: Literatürdeki çalışmalar incelenerek zaman gecikmesine sahip kesir dereceli ve tam sayı dereceli sistem transfer fonksiyonları için kesir dereceli denetleyiciler tasarlanmıştır. Denetleyici parametrelerini elde edebilmek için kararlılık sınır eğrisi yönteminden faydalanılmıştır. Belirlenen bölge içerisinde performansı en iyi olan parametrelerin bulunması için PSO algoritması kullanılmıştır. PSO algoritması için gerekli olan sürü birey sayısı ve iterasyon sayısı deneme yanılma metoduyla elde edilmiştir. PSO algoritması kullanılarak tasarlanan denetleyicilerin performansları, literatürde kullanılan diğer yöntemlerle tasarlanan denetleyicilerin performanslarıyla karşılaştırılmıştır. Sonuç: Yapılan incelemeler sonucunda, kararlılık sınır eğrisi altında kalan bölge içerisinde PSO algoritması kullanılarak belirlenen parametre değerlerinin, literatürde kullanılan diğer yöntemlere göre çok daha başarılı sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Objective: The aim of this thesis is to obtain the optimal parameter values for fractional-order PI, PD, and PI-PD controllers within the region bounded by the stability boundary locus using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. A comparative analysis of the designed controllers is conducted by comparing them with similar studies in the literature, and the results are presented. Materials and Methods: Controller parameters must be appropriately adjusted to ensure the stability of fractional-order or integer-order time delay systems. One of the methods used in the literature for controller design is the stability boundary locus method. According to this method, all points inside the stability boundary locus make the system stable, but selecting the best among these points poses a significant challenge. To address this, methods such as WGC and CCSR have been developed in the literature. In this thesis, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is employed for parameter selection within the region bounded by the stability boundary locus, in addition to the mentioned methods. Fitness functions, namely ISE, IAE, ITSE, and ITAE, are utilized in the PSO algorithm to determine the suitability of the tested points. The algorithms used in the thesis are originally created. In fractional-order or integer-order time delay systems, the term“e^(-τs) ”is substituted by a second order Padé approximation. For fractional-order systems and controllers, continuous fraction expansion method is employed instead of fractional-order terms, to obtain integer-order approximations. Results: Fractional-order controllers for fractional-order and integer-order time delay systems were designed by reviewing studies in the literature. The stability boundary locus method was employed to obtain controller parameters. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was utilized to identify parameters with the best performance within the determined region. The required swarm size and iteration number for the PSO algorithm were determined through a trial-and-error approach. The performances of the controllers designed using the PSO algorithm were compared with those of controllers designed using other methods employed in the literature. Conclusion: The conducted investigations in the thesis reveal that the parameter values determined within the region bounded by the stability boundary locus using the PSO algorithm yield significantly more successful results compared to other methods employed in the literature.
Benzer Tezler
- DA-DA boost konvertör için klasik PI ve kesir dereceli PID kontrolörlerinin tasarımı ve performans analizi
Design and performance analysis of classical PI and fractional order PID controllers for DC-DC boost converter
ERDOĞAN DİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN
- İki serbestlik dereceli hareket kontrolü için zihinsel görev sınıflandırma tabanlı beyin- bilgisayar arayüzü tasarımı
Mental task classification based brain-computer interface design for 2 dof movement control
ÇAĞLAR UYULAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÜsküdar ÜniversitesiNörobilim Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TÜRKER TEKİN ERGÜZEL
- Maximum power point tracking in photovoltaic panels with particle swarm optimization algorithm
Güneş panellerinde parçacık sürü optimizasyonu ile maksimum güç takibi
MOHAMMADREZA ESMALI NOJEHDEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DENİZ YILDIRIM
- Quadcopter trajectory tracking control using reinforcement learning
Pekiştirmeli öğrenme ile quadcopter yörünge takibi kontrolü
MUSTAFA ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Yapay zeka optimizasyon algoritmaları ile anten dizi sentezi
Antenna array synthesis with artificial intelligence optimization algorithms
ZAFER YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKayseri ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DURMUŞ