Mekanik sistemlerin yüksek dereceli kayan kipli kontrolü

Abstract

Bu tez çalışmasında yeni bir yüksek dereceli kayan kipli kontrolcü geliştirilerek çeşitli mekanik sistemler üzerindeki performansı incelenmiş ve mekanik sistemler için zararlı sonuçlar oluşturabilecek çatırtı etkisinin üstesinden gelinmesi sağlanmıştır. Tasarlanan yüksek dereceli kayan kipli kontrolcünün kararlılığı Lyapunov kararlılık analizi metodu kullanılarak ispatlanmıştır. Geliştirilen kontrolcünün kazanç katsayıları, literatürde kabul gören birden fazla kısıt fonksiyonuna göre optimizasyon yapan genetik algoritma tekniğiyle bulunmuştur. Önerilen kontrolcünün performansı, benzetim programı yardımıyla literatürdeki klasik kayan kipli kontrolcü metoduyla kıyaslanmıştır. Tasarlanan yüksek dereceli kayan kipli kontrolcünün uygulamadaki performansını sınamak amacıyla laboratuvar ortamında aktif süspansiyonlu çeyrek taşıt sistemi ve çift rotorlu dinamik sistem üzerinde gerçek zamanlı kontrol deneyleri yapılmıştır. Benzetim programı yardımıyla elde edilen kontrolcünün performansı, gerçek zamanlı deney modeli üzerinde yapılan deney sonuçları ile kıyaslanmıştır. Elde edilen gerçek zamanlı laboratuvar verileri tasarlanan kontrolcünün performansını doğrulamıştır.Sonuç olarak, tasarlanan yüksek dereceli kestirimli kayan kipli kontrol metodu literatürde sıklıkla kullanılan klasik kayan kipli kontrol metoduna göre kontrol performansı ve çatırtının bastırılması açısından üstünlük sağladığı benzetimlerle (simülasyonlarla) ve deneylerle gösterilmiştir.

In this study, a new high-order sliding mode controller is developed and applied to various mechanical systems, and the chattering problem which is very harmful to the mechanical system is solved. The stability of designed high order sliding mode controller is proved using Lyapunov stability analysis method. The gain parameters of the developed controller are determined with the genetic algorithm optimization technique which is well-known in the literature, and optimizes multiple constraints. The system with the proposed controller and the classical sliding mode controller are simulated and the performances of the controllers are compared. In order to verify the performance of the designed high-order controller in application, the real time control experiments are performed on a quarter vehicle with active suspension system and a dynamic system with twin rotors in the laboratory. The simulation results and experimental results arecompared. The results of experiments validated the performance of the new designed controller.In conclusion, it can be observed from the simulation and experimental results that the proposed high order sliding mode controller with estimation has better control performance with less chattering than the classical sliding mode controller.