Esnek sistemlerin kontrolü için yapay zeka teknikleri ile girdi şekillendirici tasarımı

Esnek ve hafif sistemlerin kullanımı, rijit ve ağır sistemlerin kullanımı ile karşılaştırıldığında yüksek operasyon hızı, düşük elektrik tüketimi, üretim ve ilk yatırım maliyetlerinde azalma vb. gibi birçok avantajı da beraberinde getirmektedir. Ancak esnek sistemler dinamik sistemlerdir ve hareketleri sonucunda büyük miktarlarda artık titreşim oluşur. Bu artık titreşim genel olarak açık çevrim veya kapalı çevrim kontrol teknikleri ile giderilmeye çalışılır. Tez çalışmaları kapsamında esnek sistemlerde oluşan artık titreşimin azaltılması veya giderilmesi amacı ile açık çevrim denetim sistemlerinden Girdi Şekillendirme teknikleri tasarlanmış ve deneysel uygulamaları yapılmıştır. Ayrıca değişken çalışma koşullarında ortaya çıkan büyük genlikli artık titreşimleri minimize etmek için uygun girdi şekillendirici seçimi amacıyla Bulanık Mantık Tabanlı bir Karar Destek Sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan sisteminin yüksek genlikli artık titreşimlerin minimize edilmesinde başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür. Açık çevrim uygulamalarının sistem cevabında yetersiz kaldığı durumlar için kapalı çevrim denetim sistemlerinden LQR kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Euler-Lagrange eşitlikleri ile elde edilen matematiksel model yardımı ile sistemin durum uzay modeli MATLAB/Simulink ortamında oluşturulmuştur. Daha sonra ön tasarımı yapılan LQR kontrolcü kazanç matrisi Arı Algoritması ile optimize edilmiştir. Kontrolcü tasarımında motor pozisyonunun ve esnek uzuv uç açısının minimum sapma ile hareketinin sağlanacağı LQR kontrolcü tasarımı amaçlanmıştır. Önerilen yöntemin başarısını araştırmak amacıyla sistem performansı literatürdeki benzer çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar grafikler halinde sunularak detaylı incelemesi yapılmıştır. Sonuç olarak sunulan yöntemin deneysel doğrulama ile desteklenebildiği görülmüş ve farklı mühendislik sistemleri ve farklı kontrolcü tasarımları için de oldukça iyi bir kontrolcü yaklaşımı olabileceği anlaşılmıştır. Ek olarak, esnek sistemler için açık çevrim ve kapalı çevrim denetim sistemlerinin uygulaması ile denetleyiciler arasındaki farklar ve uygun sisteme göre tercih edilmesi gereken denetleyici seçimi için öneriler de sunulmuştur. Önerilen yöntemlerin başarısı ve gerçek sistemlerde uygulanabilirliği Quanser doğrusal gezer vinç ve esnek uzuv deney cihazları ile doğrulanmıştır.