Bir sistemin öz uyarlamalı bulanık PID kontrolör ile kontrolü

Abstract

Literatürde öz uyarlamasız bulanık PID tipi kontrolörlerin yaygın olarakkullanılmasına karşın, son zamanlarda bu tip kontrolörlerin başarımını arttırmakmaksadıyla çeşitli uyarlama yöntemlerinin kullanıldığı öz uyarlamalı bulanık PID tipikontrolör tasarımına önem verilmiştir.Bu tezde, öncelikle kontrol edilecek sisteme ait modele uygun olarak PID kontrolörütasarımı yapılmıştır. Daha sonra tasarlanan kontrolöre ait gerçek sistem yanıtları ilesimülasyon yanıtları karşılaştırılmıştır. Kontrolör tasarımında ikinci aşamadabulanık kontrolör yapıları ele alınmış, yapıları itibariyle bir PID kontrolörünebenzeyen, bulanık PID tipi kontrolörler hakkında teorik bilgiler verilmiştir. Buradabulanık PID tipi kontrolörler temel olarak1. Ölçekleme faktörleri, güncel olmayan şekilde (off-line) tasarım başlangıcındaayarlanarak bu değerler için sistem yanıtının elde edilebildiği öz uyarlamasızbulanık PID tipi kontrolörler2. Kontrolöre ait iki adet ölçekleme faktörünün değişik algoritmalar ile güncel(on-line) olarak ayarlanan ve öz uyarlama neticesinde kontrolöre ait sistemyanıtının elde edildiği öz uyarlamalı bulanık PID tipi kontrolörlerşeklinde sınıflandırılmıştır.Daha sonra sisteme öz uyarlamasız bulanık PID tipi kontrolör tasarlanmış ve yapılansimülasyonlarda ß parametre değerinin düşürülmesi ile beraber oransal kontrolbileşeninin değerinin de azaldığı ve böylelikle sistemin hataya karşı olan tepkisinin deyavaşladığı görülmüştür.Sonraki bölümde, aşım gözleyicisi, fonksiyon ayarlayıcısı ve bağıl hız gözleyicisiyoluyla iki adet ölçekleme faktörü uyarlanan öz uyarlamalı bulanık PID tipi kontrolöranlatılmış ve fonksiyon ayarlayıcısı yöntemine ilişkin elde edilen sistem yanıtları ilemodel temelli fonksiyon ayarlayıcısı yöntemine ilişkin elde edilen sistem yanıtlarıkarşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlarda, ölçekleme faktörleri düzgün olarakayarlanmayan bir bulanık kontrolör yanıtının uygulanan bu yöntemler neticesindeiyileştirilebildiği görülmüştür.Çalışmada simülasyon yanıtları Matlab 7.0 ve Simulink programları vasıtasıyla eldeedilmiştir.Anahtar Kelimeler: Öz uyarlamasız bulanık PID, Öz uyarlamalı bulanık PID

Altough many fuzzy PID type controllers which has no self tuning mechanism areproposed in literature, in the last years self-tuned fuzzy PID type controllers in whichmany tuning algorithms are used had given importance in order to improve theperformance of non self-tuned fuzzy PID type controllers.In this thesis, first of all, appropriate PID coefficients were calculated and PIDcontroller design was made due to the system model. After this step, the systemresponses of PID controlled system and non-controlled system were compared. At thesecond stage of designing controllers, some theoritical information was given aboutthe fuzzy PID type controllers which have similar structures as PID controllers. Thefuzzy PID type controllers were basically classified in two categories as follows;1. The fuzzy PID type controllers that has no tuning mechanism in which thescaling factors of the controller are tuned at the beginning stage of controllerdesign in an off line manner that the response of the system can be obtainedfor these parameter values2. The fuzzy PID type controllers that has a tuning mechanism in which the twoscaling factors of the controller are tuned by different algorithms in an online manner that the response of the system can be obtained for selftuning parameter valuesAfter this, a fuzzy PID type controller that has no tuning mechanism was designed forthe system model and it was observed that as the ß parameter value decreasesproportional control component decreases too, thus system?s response to error slows.In the following chapter the fuzzy PID type controllers which were obtained withpeak observer, function tuner and relative rate observer methods were described andthe system responses of function tuner and model based function tuner were compared.After getting the systems responses for these controllers, it was seen that the systemresponses can be improved after applying these methods to a fuzzy PID typecontroller whose parameters were tuned unproperly.In the study, the simulation results were obtained by using the Matlab 7.0 andSimulink programs.Keywords: Self Tuning Fuzzy PID, Fuzzy PID