A Comparison of pid tuning and fuzzy control applications using a microcomputer controlled DC serve system

Abstract

ÖZET Bu çalışmanın amacı, PID ayar metodları ve bulanık denetim algoritmalarının bilgisayar denetimli bir DC motor düzeneyi ile deneysel karşılaştırılması dır. Motor şaft hızı ve konumu değişik PID algoritmaları ve bulanık denetleyici kullanarak kontrol edilmiştir. İncelenen denetim yöntemleri şunlardır: PID hız ve konum algoritmaları ile lineer ve lineer olmayan bulanıklaştırma ve bulanıklıktan kurtar ma yöntemlerini kullanan bulanık denetleyici. Yanısıra bir deneysel bulanık denetim ayar metodu da uygulanmıştır. Teorik çalışmada, DC motor hız ve konum denetim matematik modeli geliştirilmiş ve lineer olmayan bir süreç modeli kullanılmıştır. Bu modeller kullanılarak PID ve bulanık denetim algoritmalarıyla benzeşim programları çalıştırılmış ve iki denetim metodu teorik olarak karşılaştırılmış tır. Deneysel çalışmada, bir bilgisayar denetimli DC motor sistemi kurul muş. PID ve bulanık denetim algoritmalarını kullanarak sistemi denetleyecek bir program geliştirilmiştir. Denetim algoritma ve paremetre değişimlerinin sistem performansına etkileri incelenmiş ve iki method deneysel olarak da karşılaş tırılmış tır. Simulasyon ve deneysel çalışmalar, kullanılan bulanık denetleyicinin klasik PID denetleyicileri kadar iyi olduğunu ve deneysel PID ayar metodunun bulanık denetleyicileri ayarlamak için de kullanılabileceğini göstermiştir.

IV ABSTRACT The object of this study is to make an experimental comparison of fuzzy control algorithms and PID tuning methods on a computer controlled DC motor set - up. The speed and position of the dc motor shaft has been controlled using various forms of PID algorithm and a fuzzy controller. The control methods which are investigated can be stated as follows: the velocity and position forms of PID algorithm, fuzzy controller with linear, nonlinear fuzzification and defuzzification. Moreover, an experimental tuning method of fuzzy controller is also implemented. In the theoretical study, the mathematical model of the speed and position control of the DC servo system was developed and a nonlinear process model was used. Then, by using these models the simulation programs with PID and fuzzy control algorithms was implemented and the two control methods were compared theoretically. For the experimental investigation, a microcomputer controlled DC motor system has been installed. A computer program was developed to control this system using PID and fuzzy control algorithms. The effects of the control al gorithm and parameter changes on the control performance of the system were investigated and the two methods were also compared experimentally. The simulation and experimental results have showed that the con structed fuzzy controller is as good as classical PID controllers and the ex perimental PID tuning method can be used for fuzzy controllers.