PID denetleme
Bu konu başlığı altında 66 tez
Dört rotorlu insansız hava aracı için otopilot tasarımı
Günümüzde tehlikeli alanlarda arama ve kurtarma, haritalama, gözlem, ürün taşıma ve teslimi veya hedef tespiti ve takibi gibi çeşitli kullanım alanlarına sahip olan İHA'lar malzeme bilimi ve üretim alanlarındaki gün geçtikçe artan gelişmeler sayesinde daha farklı alanlarda ve daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Döner kanat İHA'lar dikey kalkış-iniş, bulundukları yerde havada asılı kalabilme ve agresif manevra yetenekleriyle ulaşılması zor alanlanlardaki görevleri rahatlıkla gerçekleştirebilmektedir. Bu görevler esnasında İHA'nın uzaktan kumanda ile pilot tarafından kontrol edilmesi yerine otopilot destekli uçuş moduyla yer istasyonu başındaki pilot tarafından veya tam otonom uçuş ile pilot olmadan kontrol edilmesi pilot hatalarının önüne geçmekle kalmayıp pilotun İHA'nın görev yerinden bağımsız olarak İHA'yı kontrol etmesine imkan tanımakta; aynı zamanda herhangi bir pilota ihtiyaç duymadan ön tanımlı görevlerin yerine getirilmesini mümkün kılmaktadır. Bu çalışmada bir dört rotorlu hava aracı için özgün bir otopilot sistemi geliştirilmiş, sistemin tasarımı, bileşenleri ve işleyişi üzerinde durulmuştur.
Dört rotorlu bir insansız hava aracının modellenmesi ve PID kontrolcü tasarımı
Çağımızda insansız hava araçlarının oldukça yaygın bir kullanım alanı bulunmaktadır. İnsansız hava araçları arama kurtarma, yangınla mücadele, kargo taşıma, tarımsal ilaçlama, haritalama, bilimsel araştırma ve savunma sanayii alanlarında kullanılmaktadır. İnsansız hava araçları üzerinde pilot bulundurmaması nedeniyle insanlı uçaklar için sert ve tehlikeli olabilecek manevraları yapabilmektedir. Ayrıca üretim maliyetlerinin insanlı uçaklara göre daha düşük olması onları daha avantajlı hale getirmektedir. Dört rotorlu insansız hava araçları ise dikine iniş kalkış yapabilmesi, havada asılı kalabilmesi, sert manevra kabiliyeti, açık ve kapalı alanlarda uçabilmesi ve küçük boyutları sayesinde popüler hale gelmiştir. Dört rotorlu bir insansız hava aracının dinamikleri uzaydaki bir cismin 6 serbestlik dereceli hareketidir. Euler açıları olan yalpa, yunuslama, sapma açıları ve üç boyutlu uzayda lineer hareketleri ifade eden x, y ve z eksenleri 6 serbestlik derecesini oluşturmaktadır. Quadrotorun rotorlarının birbirinden bağımsız olarak kontrol edilebilmesi bu hareketlerin yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında öncelikle quadrotorun doğrusal olmayan matematiksel modeli çıkartılmıştır. Sonraki adımda matematiksel model Simulink ortamında gerçeklenmiştir. Daha sonra gerçek bir quadrotora ait fiziksel parametreler sisteme girilmiştir. Quadrotorun yükseklik, yalpa, yunuslama ve sapma açıları için farklı kontrolcü tasarımları yapılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında oransal integral türevsel (PID) kontrolcü tasarımı kullanılmıştır. Tasarlanan PID kontrolcüler Simulink ortamındaki sisteme eklenmiştir. PID kontrolcüde çıkıştan geri besleme ile gelen sinyal referans sinyali ile karşılaştırılmakta ve farkından bir hata oluşmaktadır. PID kontrolcü oluşan hatayı en aza indirgemeye çalışacak bir etki yaparak çıkışa göndermektedir. Hata en aza indirilinceye kadar sürekli olarak çıkıştan girişe geri besleme ile hatalar belirlenmekte ve kontrolcü etkisini çıkışa göndererek hata azaltılmaktadır. PID kontrolcü oransal kazanç Kp, integral kazancı Ki ve türevsel kazanç Kd olmak üzere üç kazanç parametresine sahiptir. Oransal kazanç yükselme zamanını azaltmakta ancak sürekli hal hatasını kaldırmamaktadır. İntegral kazancı sürekli hal hatasını azaltmakta ancak geçici hal tepkisinin daha kötü olmasına neden olmaktadır. Türevsel kazanç ise aşımı azaltmakta ve sistemin kararlılığını arttırmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında farklı referans sinyalleri için farklı PID kontrolcü tasarımları yapılmıştır. Yükseklik, ve pozisyon kontrolü için tasarlanan kontrolcülerin söz konusu farklı referans değerlerini başarılı bir şekilde takip ettiği görülmüştür. Ayrıca PID Tuning yöntemiyle de kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Bu yöntemde PID katsayıları Matlab tarafından otomatik olarak belirlenmektedir. Ancak bu yöntemle belirlenen kontrolcülerin quadrotorun fiziksel parametreleriyle uyumsuz olduğu anlaşılmıştır çünkü rotorların üretebileceği maksimum tork değeri aşılmaktadır. Bu tez çalışmasında parametre belirsizliği altında kontrolcülerin performansı da incelenmiştir. Qudrotorun kütlesi (m) ve eylemsizlik momentleri (Ix, Iy ve Iz) için parametre belirsizliği uygulanmıştır. Tasarlanan PID kontrolcülerin parametre belirsizliği altında birim basamak ve sinuzoidal referans değerlerini başarılı bir şekilde takip ettiği görülmüştür. Tasarlanan konrolcülerin gürültüye karşı dayanıklılığı da incelenmiştir. Sistemin giriş ve çıkışlarına ayrı ayrı gürültü verilerek, kontrolcülerin performansı incelenmiştir. Sonuç olarak tasarlanan kontrolcülerin gürültüye de dayanıklı olduğu görülmüştür. PID Tuning ile tasarlanan kontrolcüler için de parametre belirsizliği ve gürültü uygulanmıştır. Ancak kendi tasarladığımız kontrolcülerin PID Tuning ile tasarlanan kontrolcülere kıyasla parametre belirsizliğine ve gürültüye karşı daha dayanıklı olduğu anlaşılmıştır.
Dört rotorlu bir insansız hava aracının modellenmesi, gauss gürültüsü ve parametre belirsizliği altında lyapunov tabanlı ve geri adımlamalı kontrolcü tasarımı
Günümüzde insansız hava araçları oldukça geniş bir alanda kullanılmaktadır. Terörle mücadele, keşif ve gözetleme, yangın ve doğal afetlerle mücadele, arama kurtarma, haritalama, maden arama, bilimsel araştırma, kargo taşıma, nakil amacıyla organ taşıma, tarımsal ilaçlama, fotoğrafçılık, hobi ve sportif amaçlı uçuşlar insansız hava araçlarının kullanım alanına girmektedir. İnsansız hava araçları, insanlı uçaklara kıyasla üretim maliyetinin daha düşük olması, içinde pilot bulundurmaması ve küçük boyutları sayesinde daha sert manevralar yapabilmesi nedeniyle daha avantajlıdır. İnsansız hava araçları, kanatlı insansız hava araçları ve dikey iniş kalkış yapabilen insansız hava araçları olarak iki kategoride düşünülebilir. Dikey iniş kalkış yapabilen insansız hava araçları, iniş ve kalkış esnasında piste ihtiyaç duymama, havada asılı kalabilme, kendi ekseni etrafında dönebilme, havada takla atabilme ve sert manevralar yapabilme kabiliyetine sahiptir. Bu özellikleri dikey iniş kalkış yapabilen insansız hava araçlarını sabit kanatlı insansız hava araçlarına kıyasla daha avantajlı hale getirmektedir. Quadrotor insansız hava araçları da dikey iniş kalkış yapabilen dört rotorlu araçlardır. Quadrotor insansız hava aracının sistem dinamikleri katı bir cismin uzaydaki 6 serbestlik dereceli hareketine benzemektedir. Bu 6 serbestlik derecesi açısal hızların oluşmasını sağlayan ve Euler açıları olarak bilinen yalpa, yunuslama, sapma açıları ile üç boyutlu uzayda lineer hareketleri tanımlayan x, y, z eksenlerinden oluşmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında öncelikle quadrotor insansız hava aracının doğrusal olmayan modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bu model MATLAB/Simulink yazılımı kullanılarak bilgisayar ortamında gerçeklenmiştir. Daha sonra quadrotorun irtifasının, yalpa, yunuslama ve sapma açılarının kontrolü için farklı kontrolcü tasarımları gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında tüm bu zor koşullara karşı en dayanıklı şekilde çalışacak gürbüz kontrolcü tasarımı elde edilmeye çalışılmıştır. Öncelikle endüstride yaygın olarak kullanılması nedeniyle PID kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu kontrolcü için PID Tuning metodu kullanılarak optimum kontrolcü katsayıları elde edilmiştir. Daha sonra endüstride yaygın olarak kullanılan PID kontrolcüden daha gürbüz bir kontrolcü yaklaşımı elde edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla öncelikle Lyapunov kararlılık teoremine dayanan Lyapunov tabanlı kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Daha sonra Lyapunov kararlılık teoreminin öz yinelemeli bir uyarlaması olan geri adımlamalı kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan kontrolcüler normal koşullar altında, beyaz Gauss gürültüsü altında, parametre belirsizliği altında, eşzamanlı parametre belirsizliği ve beyaz Gauss gürültüsü altında, pembe gürültü altında, kahverengi gürültü altında, mavi gürültü altında, mor gürültü altında ve sinüzoidal bozucu altında test edilmiştir. Ayrıca kontrolcülerin sert manevra yapabilme kabiliyetlerini test etmek için üçgen referans ve sinüzoidal referans takibi simülasyonları yapılmıştır. Tasarlanan kontrolcülerin yükselme zamanı, aşım ve oturma zamanı verileri karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler geri adımlamalı kontrolcünün bütün koşullarda en az aşıma ve en kısa oturma zamanına sahip olduğunu göstermiştir. Böylece yapılan simülasyonlar ve elde edilen veriler sonucunda geri adımlamalı kontrolcü tasarımının klasik PID kontrolcüden ve Lyapunov tabanlı kontrolcüden daha gürbüz olduğu ispatlanmıştır.
Su döngüsü algoritması ile PID ve kayan kipli kontrol parametrelerinin optimizasyonu
Endüstriyel alanda kontrol sistemleri, üretimin önemli unsurlarından biridir. Üretim sürecinin her adımında yapılan kontroller ile ürünün istenilen özelliklerde elde edilmesi sağlanır. Bunu sağlamak için gerekli şartlardan biri, seçilen kontrol sistem parametrelerinin uygun olmasıdır. Bu bağlamda, endüstriyel alanda PID kontrolcüsü, parametre sayısı ve uygulanan parametrelerin sisteme olan etkisinin gözlemlenebilmesinden dolayı en çok tercih edilen kontrolcülerdendir. Matematiksel modelleme ve açık-kapalı çevrim sistem cevaplarına dayalı yöntemler kullanılarak yapılan ayarlama yöntemleri literatürde mevcuttur. Bunula beraber, son yıllarda meta-sezgisel yöntemlerin de popüler olarak kullanıldığı görülmektedir. Ayrıca, PID için alternatif kontrol türü olan kayan kipli kontrol yöntemi de literatürde gerçek sistemler için önerilen bir kontrolcü türüdür. Her iki kontrol türü, gerçek sistemlerde iyi ayarlandığı takdirde yeterli düzeyde istenen çıkışı verebilmektedir. Ancak, her kontrol edilen sistemin yapısına uygun bir ayarlama yöntemi bulunmamaktadır. Son yıllarda bu sorunu aşmak için önerilen ayarlama yöntemi meta-sezgisel arama yöntemidir. Meta-sezgisel yöntemler, doğadaki çeşitli olaylardan esinlenilerek hazırlanan optimizasyon yöntemleridir. Bu yöntemlerin en önemli özelliği sürü tabanlı arama algoritmaları olup kontrol sisteminin matematiksel modellemesine ihtiyaç duymamasıdır. Bu yönü ile karmaşık kontrol sistemlerinin optimizasyonunda iyi sonuçlar verebilmektedir. Bu çalışmada meta sezgisel yöntemlerden bir olan Su Döngüsü Algoritması PID ve kayan kipli kontrol parametrelerinin ayarlanması için seçilmiştir. Seçilen sadece bir uygunluk fonksiyonuna dayalı bu algoritmalar ile bu fonksiyonu minimum yapacak parametreler aranır. Literatürde hataya bağlı performans fonksiyonlarından bir tane ya da birkaçının beraber kullanılması ile farklı arama uzayları içinde optimum parametreler aranır. Kontrol parametrelerinin her birinin farklı özellikler göstermesinden dolayı bu çalışmada özelleştirilmiş uygunluk fonksiyonları önerilmiştir. Böylece optimum parametrelerin bulunmasında hızlı sonuç alınmıştır. Elde edilen sonuçlar hem grafiksel hem de istatistiksel olarak sunulmuştur.
PID ve kayan kipli kontrol parametrelerinin geliştirilmiş yapay arı kolonisi algoritması ile optimizasyonu
Kontrol, endüstrinin en önemli kavramlarındandır. Endüstriyel platformda kalite odaklı ve uygun maliyetli hizmet üretebilmek, bu hizmetin sürdürülebilirliğini devam ettirebilmek için kontrol sistemlerine önem verilir. Üretim sistemlerini etkileyen dış bozucu ve belirsizliklerin matematiksel modellenmesinin zor olması nedeniyle, son yıllarda sezgisel algoritmalar optimum kontrol parametrelerinin ayarlanması için sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Bunlar arasında Yapay Arı Kolonisi (ABC) Algoritması literatürde farklı alanlarda kendini ispatlayan bir optimizasyon algoritmasıdır. Bu çalışmada, üzerinde endüstriyel üretim sistemlerinin vazgeçilmez kontrolcüsü PID ile bozucu ve belirsizliklere karşı dinamik sistem cevabı hızlı olmasından dolayı literatürde yoğun çalışılan kayan kipli kontrolcüleri ABC ile optimizasyonu yapılmıştır. Genel olarak, birçok çalışmada kontrolcü parametrelerinin optimizasyonu bir uygunluk fonksiyonu ile yapılırken bu tez araştırmasında ele alınan kontrolcülerin her birinin hem çıkışa olan etkisi hem de kontrol sinyaline yaptığı katkı göz önünde bulundurularak farklı uygunluk fonksiyonları tanımlanmış, optimizasyonda daha iyi sonuçlara ulaşılmıştır. Literatürden seçilen bir elektromekanik sistem modeli üzerinde yapılan simülasyonlar hem grafiksel hem de istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, tek uygunluk fonksiyonu seçimine göre her bir parametreye özgü farklı uygunluk fonksiyonları seçiminin ABC algoritmasında en iyi değerleri bulmada daha etkin olduğunu göstermiştir.
Dört tekerlekli mobil tarım robotunun tasarımı ve gri kurt optimizasyon algoritması tabanlı akıllı kontrolü
Zirai robotlar son yıllarda, sanayi 4.0 da gelişmesiyle birlikte, tarım uygulamalarında oldukça fazla kullanılmaktadır. Bu doğrultuda bu çalışmada tarım sektöründeki tohumlama işleminin ve bununla ilgili diğer bağlantılı faaliyetlerin tek bir zirai makinede toplanıp otomasyon ve sanayi 4.0 sistemine entegre edilmesini sağlayan bir mobil tarım robotu dizaynı yapılmıştır. Yapılan tasarım ile robotun genellikle engebeli olan arazi şartlarına uyum sağlayabilmesi üzerinde durulmuş olup kazı, tohumlama ve sulama alt sistemlerine sahip olan mobil robotun statik, dinamik ve kinematik analizleri ile çevresel şartlara uyumlu, dayanıklı ve verilen görevleri yerine getirebilecek en uygun tasarım geliştirilmiştir. Ayrıca dört tekerlekli bir mobil robotun matematiksel modellenmesi yapılarak farklı koşullar altında rota takip performansı test edilmiştir. Matematiksel model çıkarımı aşamasında robotun kinematiği, ters kinematiği ve dinamik modeli elde edilmiştir. Dinamik model elde edilirken Lagrange Enerji metodundan yararlanılmıştır. Verilen referans yörüngeyi takip etmesi istenilen robotun 4 tekerleğinde bulunan DC motorlara beslenecek voltajları belirleyecek denetleyici tasarımı yapılmıştır. Dört ayrı motor için de PID denetleyicisinin kullanıldığı sistemde PID denetleyicilerinin parametreleri optimizasyon tabanlı olarak ayarlanmış olup gri kurt optimizasyon algoritmasından yararlanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre tasarımı yapılan robot başarılı bir şekilde verilen görevleri yerine getirdiği görülmektedir. Akıllı bir cihazdan girilen değerler doğrultusunda belirli aralıklarla x ve y eksenlerinde kazma, ekim, kapama ve sulama işlemlerini gerçekleştirmektedir. Verilen yörüngeyi başarılı bir şekilde takip etmekte ve belirtilen yerlere ekim işlemi gerçekleştirilmektedir. Simülasyon sonuçlarından da tasarımı yapılan gri kurt optimizasyon tabanlı PID denetleyicinin farklı yörüngeler için başarılı sonuçlar verdiği görülmektedir.
İki tekerlekli denge araçları için geribeslemeli doğrusallaştırma tabanlı denetleyici tasarımı
Bu tez çalışmasında iki tekerlekli kendini dengeleyen bir aracın denetimi gerçekleştirilmiştir. Aracın matematiksel modellemeleri enerji tabanlı Lagrangian yöntemi ile dinamik ve durum uzay denklemleri olarak oluşturulmuştur. İki tekerlekli denge aracı SolidWorks çizim ortamında 3 boyutlu olarak tasarımı gerçekleştirilmiş ve Matlab/Simulink ortamına aktarılmıştır. Araç Matlab/Simulink ortamında hazırlanan denetleyiciye bağlanarak 3 boyutlu ortamda denetimi yapılmıştır. Ayrıca ters sarkaç sisteminin eğim ve konumunu izleyebilmek için 2 boyutlu simülasyonu da gerçekleştirilmiştir. Aracın denetiminde konumunun yanında denge açısının, sol/sağ dönüş açısı ve hızının denetimi yapılmıştır. Bu denetimler esnasında motorlara aktarılması gereken enerji miktarı sürtünme enerjileri dâhil edilerek verilmiştir. İki tekerlekli denge aracının denetimi için tam durum geribeslemeli doğrusallaştırma, kutup atama ve lineer kuadratik regülatör denetim metotları kullanılmıştır. Kullanılan denetim metotlarının konum, denge açısı, hız ve motor tork değişimlerinin grafikleri verilerek karşılaştırmaları yapılmıştır. Yapılan karşılaştırmalarda geribeslemeli doğrusallaştırma yönteminin aynı şartlarda kutup atama ve lineer kuadratik regülatör' den daha iyi performans verdiği görülmüştür. Geribeslemeli doğrusallaştırma denetim yöntemi iki tekerlekli kendini dengeleyen aracı istenilen konuma götürmede diğerlerinden daha hızlı olmasının yanında denge açısındaki bozulma ise fazla olmamıştır. Lineer kuadratik regülatör 'ün düşük enerji kullanımının yanında performansının da düşük olduğu gözlemlenmiştir.
Forward and inverse fuzzy based model predictive control of a turbocharged diesel engine with high-pressure exhaust gas recirculation system
The main purpose of this study is to reduce the number of iterations and reduce the optimization duration by taking advantage of the initialization of the optimization solver in an appropriate point. The model to be used for estimation in the controller is a fuzzy model and it is non-linear. Fuzzy modeling is a widely used method for modeling high non-linear systems. Since the engine is an example of high non-linear systems, the fuzzy model is employed in order to capture the dynamics of the engine in all operation range. The fuzzy model is based on first order regression method, which takes one sample delayed outputs as inputs in order to be a dynamical model. An inverse fuzzy model is employed to initialize the optimization solver in an appropriate point and it is based on second order regression method which takes one and two sample delayed outputs as inputs. The solver in a classical MPC uses the last manipulated variable values as the initial points in the current time step whereas the initialization is based on the inverse fuzzy model in this study. If the optimization is initialized with a proper point, then the optimization may be completed before restricted by the limits or find a better solution while the limits are active. The optimization algorithm that finds the optimal solution is the 'fmincon' function which is available in Matlab environment. The proposed MPC, standard MPC and PID controller performances in terms of the weak and superior aspects are compared. In addition, studies on fuzzy modeling are discussed. It is aimed to increase the knowledge and know-how in this area by applying an advanced control method to a difficult control problem.
Bir fırçasız doğru akım motorunun modellenmesi ve kontrolü
Tez çalışmasında bir fırçasız doğru akım (DC) motor modeline oransal-integral(PI), oransal-integral-türev (PID) ve bulanık mantık-PI (FGPI) kontrolörler uygulanarak elde edilen sistemin performans analizi yapılmıştır. Bu amaçla öncelikle seçilen uygun parametre değerleriyle bu fırçasız doğru akım motorunun MATLAB Simulink ortamında sistem modeli oluşturulmuştur. Daha sonra klasik Ziegler-Nichols yöntemi ve ayrıca yusufçuk optimizasyon algoritması (DA), su döngüsü algoritması (WCA), parçacık sürü optimizasyonu (PSO), genetik algoritma (GA), gri kurt optimizasyonu (GWO), yapay arı kolonisi (ABC), atom arama optimizasyonu (ASO), yarasa optimizasyon algoritması (BA) ve çiçek tozlaşma optimizasyon algoritması (FPA) gibi dokuz tane farklı metasezgisel optimizasyon algoritmaları ile PI, PID ve bulanık mantık-PI (FGPI) kontrolörlerin parametrelerinin optimizasyonu yapılmış ve fırçasız DC motor modelimize uygulanarak sistemin çıkış sinyalleri yükselme süreleri, yerleşme süreleri ve yüzde aşım değerlerine göre kıyaslanmıştır. Ayrıca kullanılan dokuz adet metasezgisel optimizasyon yöntemlerinin amaç fonksiyonlarının yakınsama eğrileri ve çalışma hızları da birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Optimize edilmiş PI ve FGPI kontrolörler uygulanmış fırçasız DC motor sistemimizin birim basamak giriş altında pozitif ve negatif bölgelerdeki performans kriterleri karşılaştırıldığında FGPI denetleyicilerin PI kontrolörlere göre yüzde aşımları azaltırken, yükselme sürelerini ise arttırdığı görülmüştür. GWO ve PSO ile optimize edilmiş PID ve FGPI kontrolörler fırçasız DC motor modelimize uygulandığında, hesaplanan yerleşme sürelerinin diğer metasezgisel algoritmalarınkinden ve Ziegler-Nichols yöntemininkinden daha küçük olduğu görülmüştür. Hız kontrolü fırçasız DC motorlar için önemli olduğundan, en küçük yerleşme sürelerini veren GWO ve PSO algoritmaları bu konuda önem kazanmaktadır. Metasezgisel algoritmalarla optimize edilmiş PID, PI ve FGPI için aşım yüzdeleri dikkate alındığında motor modelimizde PID kontrolör kullanmanın diğer iki kontrolöre göre daha az yüzdesel aşımlar ve genelde daha küçük yükselme süreleri elde etmeyi sağladığı görülmüştür. Metasezgisel algoritmaların hem PID hem de PI kontrolörler için yakınsama eğrileri karşılaştırıldığında genelde GWO algoritmasının daha düşük hata değeri verdiği anlaşılmıştır. Metasezgisel algoritmaların hem PID hem de PI kontrolörler için çalışma süreleri kıyaslandığında ise FPA algoritmasının optimizasyon sonuçlarına daha hızlı ulaştığı görülmüştür.
İki uzuvlu bir robot kolunun pozisyon kontrolü için optimize edilmiş PID kontrolcü tasarımı
Günümüz teknoloji çağında robot kolları hayatımızın her alanında etkin rol almaktadır. Gelişen endüstri ile birlikte robot kollarının önemi her geçen gün artmaktadır. Robot kollarının çalışmasındaki en zor kısımlardan biri kontrolüdür. Robot kolunu istenilen şekilde hareket yapması istenirse kontrolü büyük önem göstermektedir. Bu tez çalışması kapsamında, mikro denetleyici ile iki uzuvlu bir robot kolunun optimize edilmiş oransal integral türevsel denetleyici (PID) ile kontrol optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. İki uzuvlu bir robot kolunun kontrolü için gerekli olan kinematik işlemler Arduino Matlab Destek Paketi (support Package for Arduino) kullanılarak geliştirilmiştir. Bu çalışmada doğru akım (DA) fırçalı bir motor için transfer fonksiyonu motor veri sayfasında verilen değerler kullanılmıştır. Kontrol sistemi için geri bildirim alan etkili enkoder sayesinde elde edilmiştir. İki uzuvlu robot kolunu oluşturan her bir eksendeki motor için ayrı ayrı konum kontrolü gerçekleştirilmiştir. Her bir motor için gerçekleştirilen konum kontrolünde parçacık sürü, yapay arı koloni ve kaos oyun optimizasyon algoritmaları ile kontrolcü parametreleri tespit edilmiştir ve robot kolu üzerinde belirlenen referans konum değeri ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu tez çalışmasında konum kontrolünden sonra belirlenen referans şekil olarak belirlenen kare ve daire yörüngesi takibi iki uzuvlu robot kolu ile gerçekleştirilmiştir. Kare ve daire yörünge için tasarlanan PID kontrolcünün parametreleri yine parçacık sürü, yapay arı koloni ve kaos oyun optimizasyon algoritmaları ile elde edilmiştir. Her bir optimizasyon algoritması sonucu elde edilen PID parametreleri ile kare ve daire yörüngelerinin gerçekleştirilmesi gerçek zamanlı olarak yapılmış ve başarılı sonuç elde edilmiştir. Her bir yörünge için yapılan üç adet meta sezgisel optimizasyon algoritması sonucu yörünge takibi ve elde edilen kontrolcü parametreleri kontrolcü üzerinde gerçekleştirilerek optimizasyon algoritmaları karşılaştırılmıştır.
Cooperative localization and control for heterogeneous mobile robots
This thesis contributes to the UTOPIA project, which focuses on developing cooperative localization and control strategies for heterogeneous mobile robots in agriculture. The research involves designing an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and an Unmanned Ground Vehicle (UGV), each with distinct sensors and maneuvering capabilities. These differences require a robust localization strategy for effective cooperation. The Extended Kalman Filter (EKF) was tested in various configurations to improve localization accuracy. Enhancements were first achieved through simulations and later validated in experiments. The EKF's performance was assessed in three cooperative missions, showing that integrating more sensor data into the EKF significantly reduced the Root Mean Square Error (RMSE), improving localization accuracy. While homogeneous robot systems benefit from consistent localization with similar sensors, heterogeneous systems face challenges due to varying sensor capabilities. This research underscores the importance of robust localization for effective cooperation in diverse robotic systems. UAVs, despite their fast movement and wide vision, are limited by load capacity and battery life, whereas UGVs offer greater load capacity and battery longevity but move slower. These findings highlight the need for effective cooperative localization and control strategies in complex environments.
Tracking control methodologies for a quadrotor UAV
This thesis deals with the problem of designing linear and nonlinear controllers for unmanned quadrotor system stabilization and path tracking. Highly nonlinear and strongly coupling structure of quadrotor makes "Inverse Optimal Control (IOC)" a suitable method for the quadrotor nonlinear position and attitude control. This method is applied to the quadrator using a discrete-time nonlinear affine system model. PID controllers and linear quadratic regulator (LQR) are also applied the system as wellknown linear control strategies. All control methods used in the thesis are compared with each other on a highly nonlinear quadrotor model. Firstly, a highly nonlinear system model with both rigid body dynamics and aerodynamics is introduced. This nonlinear model of quadrotor is linearized around an equilibrium point which is hovering. This linearized model of the quadrotor is represented in state space in order to design LQR for altitude and attitude tracking of the quadrator. In this thesis, IOC also known as Inverse Reinforcement Learning (ILR) formulation is used to solve the reference tracking problem relying on the use of control lyapunov function (CLF) in the establishment of the control law for discrete-time nonlinear quadrotor system. Inverse optimal control approach is beneficial when compared to traditional nonlinear optimal control approach because IOC approach does not bring heavy computational burden as there is no need to solve Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equation. At first, a stabilizing feedback control law is constructed such that Control Lyapunov Function (CLF) is known a priori. After this stability examination and determination of a meaningful cost functional, this respective cost functional is optimized. Then, a matrix which will minimize a tracking error function is searched by using PSO algorithm. Apart from trajectory error consideration, the control effort limitations based on not exceeding the actuation force limits were also taken into account. While using linear controllers in a nonlinear system, the influence of saturation limits of the actuator are obvious in the output. The inability of the quadrotor especially in following attitude commands is one of the drawbacks of using a linear controllers. The limitations of control effort that are considered during closed loop operation are brought by means of a penalty factor in the cost function only if control inputs go beyond the allowable minimum or maximum values. Subsequently, in the light of all comparative results of different controllers (proportional integral derivative, linear quadratic regulator, nonlinear method), it seems there is a variety of design specifications which require specific execution strategies. The strongest advantage of nonlinear controller design is that it gives the best possible results by enhancing performance based on parameter optimization using evolutionary algorithm. Finally, three different control approaches have been compared in this thesis. The feasibility and effectiveness of designed controllers has been verified based upon dynamic performance of the system as demonstrated in simulation results.
Ekstrüzyon makinesi sıcaklık kontrolü
Bu yüksek lisans tezinde endüstriyel otomasyon sektöründe sıkça kullanılan ısıl sistemlerden olan ekstrüzyon makinesinin sıcaklık kontrolüyle ilgili pratik bir çalışma sunulmuştur. Bu amaçla, laboratuar ortamında bulunan bir set PWM sinyali kullanılarak Siemens Simatic S7-1500 PLC aracılığıyla katı hal rölesi üzerinden kontrol edilmiştir. Tez kapsamında ilk olarak üzerinde çalışılan sistemin modeli elde edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla sisteme farklı sıcaklıklarda %5 ile %20 arasında değişen PWM sinyalleri gönderilmiş ve açık çevrim yanıtları üzerinden ısıtma ve soğutma sistem modelleri bulunmuştur. Daha sonra,elde edilen bu sistem modellerinden yararlanılarak oda sıcaklığından 170°C ye kadar değişmek üzere, 30°C aralıklarla ısıtma ve soğutma sistem modelleri saptanmış ve bir çizelgede gösterilmiştir. Belirlenen 25 adet sistem modeli için PI kontrolör tasarlanması uygun bulunmuş, bu amaçla MATLAB yazılımı bünyesindeki "PID Tuner" uygulaması kullanılmıştır. Basit bir ara yüzle sürekli ve geçici hal yanıtları üzerinde istenilen düzenlemeyi yapmaya izin veren bu uygulama ile tüm ısıtma modellerine uygun kontrolör tasarımı yapılmış, ayrıca bulunan parametreler gerçek sistem üzerinde denenerek ince ayar yapılmıştır. Bu noktada hem ısıtma hem de soğutma için iki serbestlik dereceli kontrolörler kullanılmış ve tasarımda serbestlik payı artırılmıştır. Endüstride PID kontrolör tasarımı için kullanılan bir diğer yöntem olan otomatik ayarlama yazılımları da tez kapsamında değerlendirilmiş, genel çerçevede çalışma prensipleri ile nasıl kullanıldıkları açıklanmaya çalışılmıştır. Bunun ardından, belirli sıcaklıklar için yazılım kullanılarak kontrolör parametreleri elde edilmeye çalışılmış ve sonuçlar kaydedilmiştir. PI ve PID olmak üzere iki farklı kontrolör tasarım yetisine sahip yazılım ile öncelikle PI, sonrasında ise PID kontrolör tasarımı yapılmıştır. Isıl sistemler için beklenildiği üzere PI kontrolörleri ile daha iyi bir cevap elde edilmiş, PID kontrolörün ise yüksek aşım ve uzun yerleşme zamanına sahip olduğu görülmüştür. Matematiksel model yardımıyla ve otomatik ayarlama yazılımı kullanarak elde edilen kontrolörlerin tasarlanması ve denenmesinden sonra tüm kontrolörlerin sisteme entegresi işlemine geçilmiştir. Bu amaçla SCL dilinde bir fonksiyon yazılmış ve kontrolör parametreleri bu fonksiyona girilmiştir. Fonksiyon iki önemli göreve sahip olup, bunlardan ilki istenen sıcaklık değerinin değişiminde kontrolör katsayılarının sisteme otomatik olarak girilmesidir. Kullanım kolaylığı açısından kolaylık sağlayan bu yöntemle birlikte fonksiyonun bir diğer görevi de parametre değişimi esnasında kontrol çıkışının darbeli olmaması amacıyla bir yumuşatma işlemi uygulanmasıdır. Tüm bu işlemlerden sonra kısa bir senaryo belirlenmiş ve hem otomatik ayarlama yazılımı hem de matematiksel modeller yardımıyla elde edilen kontrolörler birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçlarına göre gerek otomatik ayarlama yazılımı ile gerekse model yardımıyla bulunan PI kontrolörler ciddi ölçüde iyi sonuçlar vermiş, yine yazılım vasıtasıyla bulunan PID kontrolörler ise ısıl sistemlerin genelde aşımlara izin vermemesi sebebiyle uygun bulunmamıştır. Matematiksel model üzerinden tasarlanan kontrolörlerin, otomatik ayarlama yazılımı ile elde edilenlerden en büyük farkı ise esnek bir seçim şansı sunması ve model sayesinde sistem hakkında büyük bir bilgi sahibi olunmasıdır. Otomatik ayarlama ile bulunan parametreler üzerinde değişiklik yapıldığında istenmeyen sonuçlar ortaya çıkabilirken, bu durum matematiksel model yardımıyla ortadan kaldırılmıştır.
Controlling of automatic transmission gear shift by using model predictive control
The usage area of model predictive control technology with the developments in industrial process control is expanding day by day. Among the many effective factors for its popularity are allowing the control of the multi input multi output (MIMO) systems or systems that contain non-linear behaviors and dynamic systems to interact with each other. It has a significant advantage to provide the desired solution quickly under various constraints. In the first section of the thesis, the position of the automatic gearbox in the industry, comparison with the other gearbox types, determination of advantages and disadvantages are included. Then, the usage area of model predictive control in the automotive industry and the control structure that can be used for transmission gear shifting with the aims and contents of the work to be done in this direction are mentioned. In the second part, the architecture and software model of the transmission that is controlled with a model predictive controller is mentioned. The information about the torque handover control subsystem and its contents are included in the software is given. In addition, transmission software is supported with a simulation in the AVL Cruise™ environment where the the transmission architecture which has a simple planetary gear set and the combined ravigneaux planetary gear set is connected and the powertrain is also included. The system model for model predictive control is included in the third section. The modeling of all the clutches, brakes and gear sets in the architecture are built by using bond graph methodology is in this section. In the modeling of the clutches has also benefited from different clutch friction models. In the fourth chapter, general information about model predictive control, basic approaches and applications in the automotive sector are mentioned. After this information on the control design, the controller design and its contents for the torque handover phase are included in this section. The controller is located in speed synchronization phase of the component, which is named torque handover.
Evsel kullanım suyu için sıcaklık kontrol sistemi tasarımı ve analizi
Hava kaynaklı ısı pompası evsel sıcak kullanım suyu sistemleri, suyu ısıtmak için kullandıkları elektrik enerjisini doğrudan ısıyı üretmek yerine, havadan elde ettikleri ısıyı ihtiyaç olan yere transfer etmek için tasarlanmışlardır. Bu sebeple geleneksel rezistanslı su ısıtıcı sistemlerden iki ila üç kez daha verimli sistemlerdir. Daha düşük sıcaklıktaki bir ortamdan daha yüksek sıcaklıktaki bir ortama ısı geçişini sağlamak için bir ara akışkana ihtiyaç duyan ve buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi kullanan bu tür sistemlerde, istenilen su sıcaklığının sürekli olarak elde edilmesi bir mühendislik problemi olarak ele alınmaktadır. Bu tür sistemlerin etkinlik katsayıları, dış hava koşulları ve ara akışkan termodinamik özelliklerine bağlı olsa da, değişken ortam koşulları ve sistemlerin kullanıcı profili doğrultusunda kullanım şekilleri ve uygulanan yetersiz kontrol stratejileri performans etkinliğinin olması gerekenden daha az olmasına sebep verebilir. Bu tezde evsel sıcak kullanım suyu üreten havadan suya enerji kaynaklı bir evaporatif ısıtma sisteminde frekans cevabı yöntemleri kullanılarak kullanım suyu sıcaklığı kontrolü yapılması amaçlanmaktadır. Bir otel işletmesinde bulunan bu sistemin mevcut hali PLC tabanlı bir on-off kontrolöre sahiptir. Sistemin eski olması ve gerekli teknik desteğin artık alınamamasından dolayı yeni ve dayanıklı bir kontrolöre ihtiyaç duyulmuştur. Tezin amacı sistemin ihtiyaçlarına uygun bir iyileştirme sağlamaktır. Bu amaçla sistemin matematiksel bir modeli oluşturulacak ve bu sisteme uygun kontrolör tasarlanacaktır. Sistemin dinamik ve doğrusal olmayan yapısı sebebi ile öncelikle Matlab® Simulink yazılımının sistem tanımlama modülü ile sistem tanımlama teknikleri uygulanarak sisteme ait dönemsel matematiksel modeller elde edilecektir. Nihai modele ulaşmak için ilgili veriler kestirimci bir şekilde elde edilecek ve bu verilerin doğrulaması yapılacaktır. Frekans cevabı yöntemi ile elde edilen kontrolörler sisteme uygulanacaktır. Çalışmada önce faz ilerlemeli, faz gecikmeli ve PID kontrolörler oluşturulacak, daha sonra sistemin geçici ve frekans cevapları incelenecektir. PID kontrolörün istenilen sistem özelliklerini sağladığı gözlemlenecektir. Kontrol sistemi otel işletmesinin karakteristik sıcak su kullanım özellikleri, mevsimsel meteorolojik istatistikler ve bozucu etkiler göz önüne alınarak simüle edilecek ve bu koşullar altında da hem istenilen sistem davranışını vermeye devam ettiği hem de sıcak su üretiminde belirli bir oranda enerji tasarrufunu sağladığı gözlemlenecektir.
4DOF robot kolu modelleme ve kontrolü
PID controllers are used in industrial controllers for 4 DOF robot arms. When a PID controller is used without a tuning method, the response has time-domain specifications that are unsuitable (maximum-overshot, settling-time, rise-time, etc.). The Ziegler-Nichols method was introduced as the standard tuning method for PID controllers. The enhancement of the response time-domain specifications using this method is insufficient. To obtain suitable time-domain specifications of the response, fuzzy logic with and without PID-controller, as well as Sliding Mode Controller (SMC), have recently been introduced. In light of the response time domain specifications and steady state error, this study will present a new comparative study for these four controller methods applied on a four-DOF robot arm. In the simulation, the sliding mode controller performed better in terms of response time than the PID Controller, with no overshoot response. Matlab/Simulink is used to obtain simulation results. The simulation results show that for robot arm control, Sliding mode controller outperforms PID, FLC, and FPID. The desired speed is perfectly tracked and responds better than the others in case of changes in load and system disturbances because the SMC is robust in the presence of disturbances.
Far distance unmanned aerial vehicles control and object detection using internet of things network and embeded systems
The new generation of Wireless Sensor Networks, that is known as the Internet of Things (IoT) enables the direct connection of physical objects to the Internet using microcontrollers. In most cases these microcontrollers have very limited computational resources. The global connectivity provides great opportunities for data collection and analysis as well as for interaction of objects that cannot be connected to the same local area network. The Internet of Things (IoT) is a technology that allows objects to be connected to the internet, enabling them with communication capabilities (with other objects and with people). By 2020 there will be over 50 billion things/objects connected to the internet, meaning this technology will completely revolutionize the world as we know it. IoT became an increasingly important research area around the world. Unmanned Aerial Vehicles (UAV) are becoming more common in our modern world. UAVs are mostly associated with war due to the coverage of their use in the recent wars in Iraq and Syria, but have the ability to do much more. UAVs are helpful tools in assessing damage after a disaster, keeping rescuers safe while they help those in need. UAVs are useful tools in monitoring crops to ensure the maximum yield is realized. The use of UAVs is also being used for monitoring remote land areas that are difficult to reach by foot. However, uses of UAVs are endless. This dissertation´s goal, is designing a system that uses internet of things (IoT) to make the control for UAV (drone) from an infant distance by simulating the signals coming from RF receiver and remote control, these signals will be provided from Raspberry Pi3 and Arduino Uno devices to apply the signals of Roll, Pitch, Yaw, and Throttle to take control of UAV, the system uses an interaction between raspberry pi and flight controller to overcome the complexity of stability and PID control calculations. The control is designed using python 2.7 GUI (Graphical User Interface) to take control for flight, also the design is containing the capability of tracking objects based on the BGR color moment calculations.
Dört motorlu bir insansız hava aracı için adaptif kontrol sistem tasarımı
Son yıllarda pek çok araştırmaya konu olmuş çok rotorlu insansız hava araçlarından quadcopterler veya quadrotorlar (dört rotorlu insansız hava araçları), çeşitli işlevleri yerine getirebilmek için kontrol sistemine ihtiyaç duyar. Bu çalışmada, Qball-X4 isimli quadrotorun konum ve açı denetlemesi, farklı kontrol yöntemleriyle ele alınmış ve karşılaştırılmaları yapılmıştır. Bunun için öncelikle kullanılan quadrotorun var olan dinamikleri kullanılarak, önerilen denetleyiciler için Matlab/Simulink benzetim ortamında cihazın her bir eksendeki hareketinin kontrolü incelenmiştir. Kullanılan denetleyiciler; kontrol sistemi tasarımında, literatürde geniş uygulama alanı bulan, temeli bilinmeyen ve/veya değişken sistem parametrelerine dayanan adaptif kontrol, dinamiği belli olan sistemlerde kullanılan LQR (Doğrusal Karesel Düzenleyici) kontrol ve klasik kontrol yöntemlerinden PID (Oransal-İntegral-Türevsel) kontroldür. Matlab/Simulink benzetim ortamında test edilen bu denetleyicilerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Adaptif kontrol sistemi, ayrıca gerçek sisteme aktarılarak performans değerlendirmesi yapılmıştır.
Kesirli dereceli kontrol sistemlerinin dayanıklı analiz ve tasarımı
Kesirli dereceli türev ve integral klasik hesaplamanın gelişiminden beri bilinen bir kavramdır. Fakat, karmaşık yapısından ötürü uzun yıllar boyunca genellikle matematikçiler tarafından incelenen bir konu olarak kalmıştır. Bu konuyu cazip kılan en önemli özelliği gerçel sistemleri tamsayı dereceli yaklaşımlara göre daha iyi ifade etmesidir. Bu tez çalışmasında, kesirli dereceli kontrol sistemlerinin dayanıklı analiz ve tasarımı ile ilgili çalışmalar yer almaktadır. Yapılan çalışmalar kısaca şöyle özetlenebilir: Sürekli kesir açılımı metodu kullanılarak ?=0.1,0.2,?,0.9 için s^??nın tamsayı dereceli yaklaşımları hesaplanmış ve birer tablo halinde sunulmuştur. Aralık türünden derece belirsizliğine sahip kesirli dereceli türev (s^([??,¯?])) için tamsayı dereceli eşdeğer transfer fonksiyonları elde edilmiştir. Kararlılık sınır eğrisi metodu kullanılarak kesirli dereceli zaman gecikmeli kontrol sistemleri için PI, PD ve PID kontrolör tasarımı yapılmıştır. Tamsayı dereceli yaklaşımlar kullanılarak orjinal sistemin ve yaklaşımların kararlılık bölgesi üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Kararlılık sınır eğrisi metodu kullanılarak kesirli dereceli zaman gecikmeli sistemler için kesirli dereceli PI^? D^?, PI^?, PD^? kontrolör tasarımı yapılmıştır. Bu tür kontrolörler için zaman cevabı analizini yapabilmek amacıyla MATLAB?da Simulink blok diyagramları oluşturulmuştur. Ağırlıklı geometrik merkez metodu kullanılarak kesirli dereceli zaman gecikmeli sistemler için PI^?, kontrolör tasarımına yönelik bir çalışma sunulmuştur. Aralık belirsizlik yapısındaki kesirli dereceli polinomların kararlılığı incelenmiştir. Kesirli dereceli aralık polinomlar için Kharitonov teoreminin kullanılamayacağı gösterilmiştir. Bu tip polinomların değer kümelerinin elde edilmesi için kenar teoremine dayalı bir yöntem sunulmuş ve dayanıklı kararlılık analizleri yapılmıştır. Bunun yanısıra aralık türünden kesir derece belirsizliğine sahip kontrol sistemlerinin dayanıklı kararlılığı incelenmiştir. Ters sarkaç sistemi için kesirli dereceli PI^? D^? kontrolör kullanılarak bazı performans deneyleri yapılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Kesirli dereceli kontrol sistemleri, kesirli dereceli kontrolörler, PID, parametre belirsizliği, dayanıklı kararlılık, tamsayı dereceli yaklaşımlar, ters sarkaç sistemi.
PID kontrollü jeotermal ve güneş enerjili hibrid kabin tipi kurutucunun tasarımı ve performans analizi
Sunulan bu çalışmada; kurutma süreçlerinde kesintisiz bir operasyon sağlamak amacıyla güneş ve jeotermal enerjinin birlikte kullanıldığı bir kurutucunun performansı araştırılmıştır. Çalışmada, jeotermal ve güneş enerjili hibrid indirekt tip kabin kurutucunun performansı sadece güneş enerjili indirekt tip kabin kurutucu ve gölgede geleneksel kurutma yöntemleriyle karşılaştırılmıştır. Üç grupta yapılan deneylerde, bu kurutucuların birinci grupta Eynal domatesinin farklı boyutlarındaki kurutma performansı, ikinci grupta Rio Grande domatesinin doğal ve zorlanmış taşınım koşullarında performans araştırması yapılmıştır. Üçüncü grupta ise yöresel bamya numuneleri zorlanmış taşınım koşullarında tamamen kapalı hava, parçalı bulutlu ve tamamen açık havada deneyleri yapılarak performansı araştırılmıştır. Bu üç grupdaki deneylerde, kurutulan numunelerin kurutma yöntemlerine, raf seviyesine ve raf üzerindeki konumlarına göre kurutma eğrileri çıkarılmıştır. Yapılan deneylerde, hibrid kurutucudaki numunelerin hepsi diğer kurutma yöntemlerine göre daha erken kurumuştur. Tüm deneylerde hibrid kurutucunun kurutma hızı diğer kurutma yöntemlerine göre daha yüksek çıkmıştır. Zorlanmış taşınım koşulları ve domates boyutundaki azalma kurutma hızını artırarak kurutma süresini düşürmüştür. Bununla birlikte hibrid ve güneş enerjili kabin tipi kurutucuya enerji ve ekserji analizi uygulanarak karşılaştırılmıştır. Jeotermal ısı değiştirici ünitenin enerji ve ekserji verimliliği tüm deney gruplarında birbirine yakın sonuçlar vermiştir. Hava ısıtmalı güneş kollektörü ise doğal taşınımlı deneylerde %3 civarında ekserji verimliliğine sahipken zorlanmış taşınım koşullarında ekserji verimi maksimum %7'ler seviyesine çıkmıştır. Ayrıca üç gruptaki deneylerde hibrid kurutucunun SMER, SEC ve Enerji Fraksiyonları belirlenmiştir. Her iki kurutucunun tüm bileşenlerindeki sıcaklık ve nem dağılımları analiz edilmiştir. Hibrid kurutucuya yapılan ekonomik analizde kurutulan ürün türüne, ürün boyutuna ve kurutma havasının kurutucu içindeki dolaşım şekline göre geri ödeme süresi 0,17-0,63 yıl arasında değişmiştir. Kurutulan numunelere renk analizi yapılmıştır. Yapılan renk analizlerinde genel olarak ikinci raf seviyesindeki numuneler taze numunede belirlenen renk kriterlerine en yakın sonuçları vermiştir. Kurutulan domates numunelerinin renk kalitesi kabul edilebilir seviyenin üzerinde değerler vermiştir. Son olarak kurutulan numunelere aflatoksin analizi yapılmıştır. Analiz edilen numunelerde aflatoksin varlığına rastlanmamıştır.
Fırçasız doğru akım motoru tahrikli iki rotorlu insansız hava aracının adaptif bulanık 2-DOF PID kontrolör ile denge kontrolü
Bu tezde, Fırçasız Doğru Akım Motorlu İki Rotorlu bir İnsansız Hava Aracının (İHA) denge kontrolü gerçekleştirilmiştir. İlk olarak Matlab/Simulink ortamında denge sisteminin modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan model ilk olarak PID ve 2-DOF PID kontrolör ile çalıştırılmıştır. Çalışmada kullanılan kontrolör parametrelerinin belirlenmesinde son zamanlarda optimizasyon uygulamalarında yaygın olarak kullanılan Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması kullanılmıştır. Daha sonra çalışmada önerilen Adaptif Bulanık 2-DOF PID kontrolör yapısı hem denge açısı hem de motor hız kontrolü için oluşturulmuştur. İHA Denge Sistemi için STM32F4 mikroişlemcisi ve Matlab/Simulink kullanılarak Eş Benzetim (Co-Simulation) yapısı oluşturularak PID, 2-DOF PID ve Adaptif Bulanık 2-DOF PID kontrolörlerin performansı Eş Benzetim sonuçları kullanılarak karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, klasik PID, 2-DOF PID ve Adaptif Bulanık 2-DOF PID kontrolörün İHA Denge Sistemini kararlı bir şekilde kontrol ettiği görülmüştür. Ancak çalışmada önerilen Adaptif Bulanık 2-DOF PID özellikle değişken çalışma koşullarında Adaptif özellik göstererek, çalışmada kullanılan diğer kontrolörlere göre daha iyi bir performans gösterdiği görülmüştür.
Bulanık mantık denetimli alçak gerilim statik var kompanzasyon sisteminin modellenmesi ve plc ile gerçeklenmesi
Günümüzde elektrik enerjisi maliyetlerinin artması ile birlikte, tüketiciler için enerjinin verimli kullanımı çok önem kazanmıştır. Elektrik enerjisinin verimli kullanılmasının yöntemlerinden biri reaktif güç kontrolü ve kompanzasyonudur. Bir enerji kalitesi sorunu olan reaktif gücün azaltılması; bir başka deyişle kompanze edilmesi, kritik önem taşır. Enerjinin daha verimli kullanımı için yönetmeliklerde yapılan değişikliklerle beraber, reaktif enerji tüketiminde limitlerin düşürülmesi, reaktif güç kompanzasyonunun önemini arttırmıştır. Gelişen teknolojiyle beraber mikroişlemcilerin güç elektroniği sistemlerinde kullanılmaya başlamasıyla birlikte, kontrol sistemleri ve güç katı maliyetlerinin düşmesi, tristörlü kompanzasyon sistemlerini, geleneksel elektromekanik kompanzasyon sistemleriyle rekabet edebilir hale getirmiştir. Özellikle dengesiz yüklenmelerin olduğu ve yükün hızlı değiştiği durumlarda, alçak gerilim reaktif güç kompanzasyonu istenilen güçlerde ekonomik bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. PLC kullanılarak gerçekleştirilen bu çalışmada, harmonikler ihmal edilerek reaktif güç kompanzasyonu sabit kapasite ve tristör kontrollü reaktör (SK-TKR) ile tasarlanmıştır. Tasarlanan kompanzatör PID, bulanık mantıkla birlikte yapılan PID (BPID) ve uyarlamalı sinirsel bulanık çıkarım sistemi (ANFIS) kontrol yöntemleri uygulanarak reaktif güç kompanzasyonu yapılmıştır. Uygulanan yöntemlerin sonuçları arasında kıyaslama yapılmıştır. Uygulanan kontrol yöntemleri ile PID performans verilerinden olan aşma, büyük ölçüde ortadan kaldırılmıştır. Üçgen ve yamuk üyelik fonksiyonlu BPID ile yerleşme zamanının azaltılması sağlanmıştır.
Güncel metasezgisel algoritmalarla denetleyici optimizasyonları
En uygun duruma getirme olan optimizasyon işlemi, mühendislikte en sık kullanılan adımlardan/süreçlerden birisidir. Herhangi bir mühendislik probleminde, belirli koşullar altında mümkün olan alternatiflerin (çözümlerin) içinde en iyisinin seçimi birçok açıdan (verim, maliyet vb.) son derece önemlidir. Matematiksel olarak bakıldığında bu işlem; belirlenen amaç fonksiyonunu istenen tanım aralığında optimum (en uygun) yapan değeri bulmaktır. Bunun için farklı yöntemler (deterministik, rassal vb.) mevcuttur. Son yıllarda optimizasyon problemlerinin çözümünde metasezgisel algoritmalardan geniş alanda faydalanılmaktadır. Bu doğrultuda da birçok metasezgisel algoritma geliştirilmiş ve geliştirilmeye devam edilmektedir. Evrimsel, doğadan esinlenilen (sürü tabanlı, fizik/kimya tabanlı, biyolojik tabanlı, insan tabanlı, vb.) gibi türleri olan bu algoritmalar özellikle büyük ve çok boyutlu optimizasyon problemlerinin çözümünde son derece başarılı sonuçlar vermektedirler. Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında denetleyiciler ve bunların tasarımları çok önemlidir. Temel PID denetleyicilerde ilgili katsayıları ayarlamak için klasik yöntemler (Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, vb.) mevcuttur. Gerçekleştirilen tez çalışmasında ise PID türü denetleyicilerdeki katsayıların ayarlanması, güncel altı tane metasezgisel algoritma ile gerçekleştirilmiştir. Bu metasezgisel algoritmalar kullanılarak farklı sistemler için P, PI ve PID denetleyici tasarımları, değişik kriterler (mutlak hatanın toplamı, hata karelerinin toplamı, zaman ağırlıklı mutlak hatanın toplamı, zaman ağırlıklı hata karelerinin toplamı ve özel hata fonksiyonu) altında yapılarak performansları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir.
Implementation and performance analysis of fuzzy logic and PI controlled non-inverting buck-boost converter
The wide input and output voltage range of the non-inverting buck-boost converter makes it appropriate for usage in several applications, which is a considerable advantage. The literature offers several control techniques for the efficient regulation of non-inverting buck-boost converters; however, this study concentrates on the application of fuzzy logic and conventional PI control techniques, comparing their performance characteristic in response to changes in system parameters. The fuzzy logic rules were developed from the linguistic interpretation of the converter response. The viability of the converter under ideal operating conditions using an equivalent circuit model is demonstrated by the theoretical computations utilizing the MATLAB/Simulink simulation environment. Using pre-calculated circuit characteristics, simulations were run for both control strategies with a varied reference voltage and load conditions. The converter was also actualized for further study of the control approaches under varied operating conditions. The Fuzzy logic and PI controlled buck-boost converters were studied for converter response for the application of each control approach using similar reference voltage and load fluctuations. The actual circuit's performance characteristics with respect to variation in operating conditions demonstrate congruence with the simulated result, but with some minor differences due to the limitations of some real components. In conclusion, it was observed that the fuzzy logic control approach outperforms conventional PI control methodology under a wide range of operation parameters, as evidenced by simulation and actual results in terms of response speed, However, the PI controller outperformed the fuzzy logic in instances where reference voltage changes from high to low values due to the absence of output voltage overshoots.