PID controller tuning with genetic algorithms position control of planar mechanisms

Abstract

Genetik Algoritma (GA) biyolojik organizmalarda rastsal mutasyon ve doğal seçime dayanan bir yöntemdir. GA evrim modelinden esinlenerek ortaya konulmuş bir hesaplama tabanlı algoritmadır. GA da üç farklı faz bulunur; önce başlangıç popülasyonu oluşturulur, bir uygunluk değeri yaratılır ve yeni bir populasyon oluşturulur. Üç genetik operatör kullanılır; çoğalma, çaprazlama ve mutasyon.Çalışmada Genetik algoritmalar Oransal-Integral-Türevsel (PID) denetleyici parametrelerini bulmak için kullanılmıştır. Sonuçlar daha sonra düzlemsel mekanizmaların konum denetimine uygulanmıştır. Bu çalışmada MATLAB yazılımında Genetic Algoritma Araç Kutusu kullanılmıştır. İki örnek mekanizma; dört çubuk mekanizması (TGTÇ-tek giriş tek çıkış) ve hybrid eyleyici (İGTÇ-iki giriş tek çıkış) üzerinde elde edilen benzetim sonuçları sunulmuştur. Modellerde motor dinamiği de eklenmiş olup, fırçasız doğru akım servo motor (BLDC) ve sabit mıknatıslı doğru akım servo motor (PMDC) kullanılmış seçilen düzlemsel mekanizmaların konum denetiminde tatmin edici sonuçlar alınmıştır.

Genetic Algorithms (GAs) are adaptive methods based on the genetic processes of biological organisms. GAs are included in family of computational models inspired by evolution. Three different phases of search happens in GA; an initial population is created, a fitness function is evaluated and a new population is produced. Three operators are available; reproduction, crossover, mutation.In this study, GAs are used to determine Proportional-Integral-Derivative (PID) controller parameters. The results are implemented to position control of planar mechanisms. MATLAB Genetic algorithm Toolbox is used during the study. Two example applications are performed; four bar mechanism (SISO) system and the hybrid actuator (MISO) system. Series of numerical simulations are carried out on the mathematical models inclusion of the actuator dynamics; Brushless dc servo motor (BLDC) and permanent magnet dc motor (PMDC) are taken in the application and satisfactory results are obtained in position control of Planar Mechanisms.