Control Of A Ball And Beam System

In this work control of a ball and beam system is considered. Ball and beam system is a nonlinear and unstable system by nature. For this reason, it is an often preferred experiment system in applications of linear and nonlinear control methods. In this work, pole placement control and sliding mode control methods have been applied to a ball and beam system. Simulation and real-time experiments have been used to assess the performance of the control system. Full-order and reduced-order observers have been designed for system states that could not be measured. The system has been controlled both in continuous-time and discrete-time with pole placement control. Comparisons of these results have shown that continous-time control yields a more desirable performance. Disturbance observer and integral action methods have been utilized to reduce the impact of nonlinear disturbances due to the nature of the system, such as friction or dead zones, on system performance. Results obtained in this work indicate that both pole placement control and sliding mode control methods yield acceptable system performance. Among all methods employed, continuous-time pole placement control based on disturbance estimation provides the best system performance.Bu çalışmada bir top ve çubuk sisteminin denetimi ele alınmıştır. Top ve çubuk sistemi yapısı gereği doğrusal olmayan, kararsız bir sistemdir. Bu yapısı sebebiyle doğrusal ve doğrusal olmayan denetim yöntemlerinin uygulama çalışmalarında deneysel bir sistem olarak tercih edilmektedir. Bu tez çalışmasında top ve çubuk sisteminin kutup atamalı ve kayan kipli denetim yöntemleri ile denetimi yapılmıştır. Sistemin denetim başarımlarının değerlendirilmesi için benzetim ve gerçek zamanlı uygulama çalışmaları kullanılmıştır. Ölçülemeyen sistem durumları için tam ve indirgenmiş mertebeli gözleyici tasarlanmıştır. Kutup atamalı denetim ile hem sürekli zamanda hem de kesikli zamanda sistem denetlenmiş, elde edilen sonuçlar birbiriyle karşılaştırılmıştır. Sürekli zamanda elde edilen denetim başarımlarının daha iyi olduğu gözlenmiştir. Sistemin yapısından kaynaklanan sürtünme, ölü bölge gibi doğrusal olmayan bozucu etkilerin sistem başarımına olan etkisi, bozucu kestirimi ve tümlev etkili denetim yöntemleri ile giderilmeye çalışılmıştır. Elde edilen uygulama sonuçları, kutup atamalı ve kayan kipli denetim yöntemlerinin başarımlarının iyi olduğunu göstermiştir. Sürekli zamanda bozucu kestirimine dayalı kutup atamalı denetim yönteminin en iyi sonucu verdiği gözlenmiştir