Kesir dereceli PID denetleyicinin model referans tabanlı tasarımı

Oransal-İntegral-Türevsel (PID) denetleyici kolay tasarımı ve yeterli kontrol performansı sağlaması nedeniyle otomatik kontrol uygulamalarında sıklıkla tercih edilmektedir. Oransal kazanç (Kp), İntegral kazancı (Ki) ve Türevsel kazanç (Kd) olarak adlandırılan üç temel parametreye sahiptir. Geleneksel PID denetleyicideki integral ve türev operatörleri tamsayı derecelidir. Araştırmacılar kontrol performansını artırması sebebiyle geleneksel PID denetleyicideki tamsayı dereceli integral ve türev operatörleri yerine kesirli dereye sahip integral ve türev operatörlerini kullanarak kesirli dereceli PID denetleyiciyi önermişlerdir. Kesir dereceli PID denetleyici, geleneksel PID denetleyiciye göre ilave olarak kesirli integratör derecesi (λ) ve kesirli türev derecesi (µ) içerir. Bu tez çalışmasında, kesir dereceli PID denetleyicinin zaman alanında referans bir modele göre tasarımına odaklanılmıştır. Referans model olarak Bode'nin ideal transfer fonksiyonu kullanılmıştır. Bode'nin ideal transfer fonksiyon modelinin zaman alanı cevabı ile kontrol edilmek istenen sistemin çıkışı arasındaki hatanın minimize edilmesi ile kesir dereceli PID parametrelerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Hatanın minimizasyonu için çalışmada Genetik Algoritma (GA) optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Çalışma tek girişli çok çıkışlı yapıya sahip ters sarkaç sistemi üzerinde benzetim çalışması şeklinde yürütülmüştür. Ters sarkaç sisteminde araba ve sarkaç için iki ayrı kesir dereceli PID denetleyici kullanılmış ve GA optimizasyonu bu iki denetleyicinin Kp, Ki, Kd, λ ve µ parametreleri ayarlanarak, ters sarkaç sisteminin çıkış cevabı referans modele yaklaştırılabilmiştir.