Kesirli mertebeden kontrolör analizi ve tasarım
Analysis and design of fractional order controller
- Tez No: 917704
- Danışmanlar: PROF. DR. UMUT ENGİN AYTEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLIHAN ÖZAKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Bu çalışma, kesirli dereceli PID (FOPID), diğer bir deyişle FOPID denetleyicilerin analizi ve tasarımı ile bunların çeşitli mühendislik uygulamalarındaki potansiyelini kapsamlı bir şekilde ele almaktadır. İlk olarak, kesirli kalkülüsün tarihsel gelişimi ve temel matematiksel prensipleri irdelenerek, klasik türev ve integral kavramlarına kıyasla sağladığı esneklik ve genişletilmiş bakış açısı ortaya konmuştur. Bu yaklaşım sayesinde, sistem dinamiklerini daha gerçekçi biçimde modellemek mümkün hale gelmekte ve geleneksel yöntemlerin ötesinde bir kontrol hassasiyetine ulaşılabilmektedir.FOPID kontrolörlerin geleneksel PID kontrolörlere göre en büyük avantajlarından biri, parametre ayar aralığındaki artıştır; bu, beklenmeyen bozucular veya sistem parametrelerindeki belirsizlikler altında dahi kararlı ve duyarlı bir kontrol performansı elde etmeye olanak tanımaktadır. Araştırma kapsamında sualtı motorları (T200), BLDC motorları ve PMSM motorları gibi farklı yapıya sahip sistemlerde yürütülen deneysel çalışmalar, kesirli dereceli yaklaşımların, kararlılık ve doğruluk açısından klasik PID tabanlı kontrolörlere kıyasla üstün olduğunu göstermiştir. Genetik algoritmalar ve parçaçık sürüsü optimizasyonu gibi ileri seviye sezgisel yöntemlerin kullanımı, FOPID kontrolör parametrelerinin otomatik ve etkili bir şekilde belirlenmesini sağlayarak sistem tepkisinde kayda değer iyileşmeler sağlamıştır. Ayrıca, bu yaklaşım enerji verimliliği ve sistem güvenilirliği gibi kritik ölçütlere de olumlu katkı yaparak uzun vadeli operasyonel performansın artmasına yardımcı olmaktadır. Bu bağlamda kesirli dereceli kontrol yaklaşımı, özellikle karmaşık ve yüksek performans gerektiren mühendislik uygulamalarında umut vadeden bir yöntem olarak öne çıkmaktadır. Çalışma, hem teorik altyapıya hem de pratik uygulamalara ışık tutarak, modern mühendislik problemlerine karşı daha hassas, esnek ve uyarlanabilir çözümler geliştirilmesi açısından önemli bir kaynak işlevi görmektedir.
Özet (Çeviri)
This study provides a comprehensive exploration of fractional-order PID (FOPID) controllers, commonly referred to as FOPID , and evaluates their potential across diverse engineering applications. Initially, it delves into the historical evolution and core mathematical principles of fractional calculus, underscoring the flexibility and broadened perspective it offers relative to classical differentiation and integration concepts. Consequently, system dynamics can be modeled more accurately, enabling enhanced control precision beyond what traditional methods typically achieve. Among the foremost advantages of FOPID controllers over standard PID controllers is their expanded parameter tuning range, which ensures stable and responsive control even under unexpected disturbances or parameter uncertainties. Experimental investigations involving underwater thrusters (T200), BLDC motors, and PMSM motors reveal that fractional-order methods surpass classical PID-based controllers in terms of stability and accuracy. By employing sophisticated heuristic techniques such as genetic algorithms and particle swarm optimization, FOPID controller parameters can be tuned in an automated and highly effective manner, resulting in notable improvements in system response. Furthermore, this approach positively contributes to key measures like energy efficiency and system reliability, thereby supporting long-term operational performance. As a result, fractional-order control emerges as a highly promising strategy, particularly in complex engineering scenarios requiring elevated performance and robust adaptability. By bridging theoretical underpinnings with practical implementations, this study offers valuable insights for developing more precise, flexible, and adaptive solutions to contemporary engineering problems, serving as an essential reference for both academic research and industrial applications.
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
- Bi-fractional order reference model based control system design
İkili-kesirli mertebe referans model tabanlı kontrol sistem tasarımı
ERTUĞRUL KEÇECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
- A new anti-windup strategy for fractional order PI controllers
Kesirli mertebe PI kontrolörler için yeni bir integral yığılması karşıtı strateji
MUHAMMED ALİ ELAYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
- Zaman gecikmesine sahip kesir dereceli sistemlerin smith öngörücü tabanlı kontrolü
Smith predictor based control of fractional order systems with time delay
NİSA SEÇİLMİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN DOĞRUER
- Fractional-order derivative based adaptive methods for control and optimization
Kontrol ve optimizasyon için kesir mertebeli türev tabanlı adaptif yöntemler
MERT CAN KURUCU
Doktora
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
PROF. DR. İBRAHİM EKSİN