Dayanıklı PID kontroler tasarım metodlarının araştırılması ve geliştirilmesi

Abstract

ÖZETYüksek Lisans TeziDAYANIKLI PID KONTROLÖR TASARIM METOTLARININ ARA TIRILMASI VEGEL T R LMESFato Yıkannönü ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüElektrik-Elektronik Anabilim Dalı135+x sayfa2005Danı man: Doç. Dr. Nusret TANPID kontrolörler; basit yapıları ve dayanıklı performansları nedeniyle endüstride sıkçakullanılmaktadırlar. Bu kontrolörlerin üç parametresi vardır. Bu parametreler; oransal kazanç( K p ) , integral kazanç ( K i ) ve türev kazanç ( K d ) eklindedir. Kontrol edilecek sistem içinbu parametrelerin uygun ekilde ayarlanması; PID kontrolörlerin tasarımında en önemliihtiyaçtır. PID kontrolörlerin tasarımı için geli tirilmi bir çok metot mevcuttur. Bu metotlarınavantajları olmakla beraber dezavantajları da vardır. Dolayısıyla, PID kontrolör tasarım alanıhalen aktif bir çalı ma konusudur.Bu tezin amacı; mevcut PID kontrolör tasarım metotlarından bazılarını incelemek ve yenidayanıklı ayarlama (tuning) teknikleri elde etmektir. Özellikle dayanıklı PID kontrolör tasarımıyapmak; gerçek uygulamalar için önem arz etmektedir. Çünkü sistemlerde parametrebelirsizlikleri kaçınılmaz bir gerçektir. Dolayısıyla sistemlerdeki belirsizliklere ra men iyi birkontrolün sa lanması mühimdir.Yapılan çalı malar sonucunda; kararlılık sınır e risi metodu kullanılarak; bir sistemi kararlıyapabilecek bütün PI ve PID kontrolör parametrelerinin hesaplanabilece i gösterildi. Bununlailgili simülasyon çalı maları yapıldı. Daha sonra elde edilen metot; PI-PD kontrolör yapısınauygulandı ve önemli sonuçlar elde edildi. Dayanıklı PI-PD kontrolör tasarım metodugeli tirildi. Özellikle PI-PD kontrolör yapısı; kararsız, rezonant ve integratif sistemlerinkontrolünde PID kontrolör yapısından daha avantajlıdır.Sonuçları elde etmek için gerekli olan programlar; MATLAB ortamında hazırlanmı tır. Eldeedilen sonuçların pratik uygulamalarda kullanılma potansiyeli vardır. Bu sonuçların di erkontrolör yapılarına uygulanabilmesi de mümkündür.ANAHTAR KEL MELER: Kararlılık, kontrolör, PID kontrolör, PI kontrolör, kararlılıkbölgesi, parametre, birim basamak cevabı, performans

ABSTRACTM.S. ThesisINVESTIGATING AND DEVELOPING ROBUST PID CONTROLLERDESIGN TECNIQUESFato Yıkannönü UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Electrical and Electronics Engineering135+x pages2005Supervisor: Doç. Dr. Nusret TanPID controllers are used extensively in industries because of their robust performance andsimplicity. This controller structure has three parameters namely proportional gain ( K p ) ,integral gain ( K i ) and derivative gain ( K d ) . Tuning of these parameters for a given controlsystem is the most important requirement when designing PID controllers. Several methodsfor designing PID controllers have been developed. Although, these methods have manyadvantages, they also have some disadvantages. Therefore, tuning of the parameters of PIDcontroller is still an active research area.The aim of this thesis is to investigate some of the methods related to the design of PIDcontrollers and obtain new robust design techniques. Design of robust PID controller isespecially important for real applications which have parameter uncertainities. Because,parameter uncertainty in the systems is an unavoidable fact. Therefore, obtaining a desiredcontrol besides uncertainty in systems is important.In the thesis, it has been shown that PI and PID controllers which stabilize a controlsystem can be determined using the stability boundary locus method. Related simulationstudies have been done. The method has also been applied to the PI-PD controllerstructure and very promising results have been obtained. Thus, a robust design technique forPI-PD controller has been developed. PI-PD controller structure has more advantagesthan PID controller structure especially for unstable, resonant and integrating processes.To obtain the results given in the thesis, required programs have been prepared in theMATLAB environment. The results developed in these research work, have potential featuresto be used for practical applications. It is also possible to extend these results to othercontroller structures.KEYWORDS: Stability, controller, PID controller, PI controller, stability region, parameter,step response, performance