Fuzzy logic control and industrial applications

Abstract

ÖZET BULANIK MANTIK KONTROL VE ENDÜSTRİYEL UYGULAMALARI TORUN, Yunis Yüksek Lisans Tezi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. İlyas EKER Temmuz, 2004 Modern proses uygulamalarında ve üretim metotlarında esneklik ve hızlı reaksiyonlara olan ihtiyacın artması sistemlerin doğrusal olmayan şekilde davranmasına sebep olmaktadır. Bu ihtiyaçların karşılanması için de alternatif kontrol metotlarına ihtiyaç duyulmuştur. Bu bağlamda, bulanık mantık kontrol bu ihtiyaç duyulan yerlerde önemli bir rol oynayabilir. Çünkü bilgi tabanlı tasarlanan kurallar bilinmeyen yapıdaki sistemlere kolaylıkla uygulanabilir ve kontrol dizayn stratejisi kolay ve pratik olduğu için ve ayrıca dilsel bilgiye dayandığı için, bulanık kontrol geleneksel bir kontrol olma yolundadır. Yüksek hızdaki endüstriyel uygulamalara karşın bilgisayarların gelişen hesaplama güçlerinden dolayı hesaplamadan dolayı ortaya çıkan karmaşıklık uygulamada her hangi bir kısıtlama getirmez. Bu bulanık mantık kontrolünü doğrusal olmayan endüstriyel sistemlerde geleneksel PID kontrolüne önemli bir alternatif yapar. Bu tez elektrik sürücü sistemlerinde bulanık mantık kontrolün pratik uygulamasını sunmaktadır. Endüstride kullanılan bu tip sürücü sistemleri hareketli yükler ve hıza bağımlı kuvvetlerden oluşmaktadır.Bu kuvvetler doğrusal olmayan davranış sergilerler. Çok yüklü sürücü sistemleri için, Coulomb sürtünmesi ve ölü bölge gibi doğrusal olmayan durumlar sistem çalışmasını önemli derecede etkiler. Önerilen bulanık mantık kontrol yapısı, hız hatasına ve hız hatasının değişimine bağlıdır. Kontrol metodunun verimliliği ve esnekliği deneysel olarak gösterilmiş ve kapalı devre sürücü sistemlerinin dinamik tepkilerinde sonuçlar geleneksel PID kontrol ile karşılaştınlmıştır. Anahtar Kelimeler: bulanık mantık kontrol, deneysel uygulama, elektrik sürücü sistemi, geleneksel kontrol iv

ABSTRACT FUZZY LOGIC CONTROL AND INDUSTRIAL APPLICATIONS TORUN, Yunis M. Sc. in Electrical and Electronics Eng. Supervisor: Assist. Prof. Dr. İlyas EKER July, 2004 Increasing demands for flexibility and fast reactions in modern process operation and production methods result in nonlinear system behaviour of partly unknown systems and this necessitates application of alternative control methods to meet the demands. Fuzzy logic (FL) control can play an important role, because knowledge-based design rules can easily be implemented in systems with unknown structure and it is going to be a conventional control method, since the control design strategy is simple and practical, and based on linguistic information. Computational complexity is not a limitation any more because computing power of computers has been significantly improved even for high-speed industrial applications. This makes FL control an important alternative method to conventional PED control method to use in nonlinear industrial systems. This thesis presents a practical implementation of the FL control to an electrical drive system. Such drive systems used in industry are composed of masses moving under the action of position and velocity dependent forces. These forces exhibit nonlinear behaviour. For a multi-mass drive system, the nonlinearities, like Coulomb friction and dead zone, significantly influence the operation of systems. The proposed FL control configuration is based on speed error and change of speed error. The feasibility and effectiveness of the control method are experimentally demonstrated and the results are compared with the traditional PJD control in dynamic responses of the closed-loop drive system. Keywords: fuzzy logic control, experimental application, electrical drive system, conventional control. iii