Two Axis Gimbal Applicatıon With Self Tuning Pid Control

Bu tez çalışmasında Kendinden Ayarlamalı PID Kontrolör ile İki Eksenli Gimbal Uygulaması kapsamında çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Gimbal, füzelerde arayıcı başlığın hedefe kilitlenmesini ve takibini sağlayan ve üç eksende hareket kabiliyeti ile görüş açısını artıran bir sistemdir. Füzenin hatasız bir şekilde hedefi takip etmesi için, gimbalin füzenin dinamik gövde hareketinden bağımsız olarak stabilize edilmesi gerekmektedir. Hızlı ve kesin bir şekilde hedefe kilitlenme ve bozucu etkenlere karşı takibini sürdürme füzenin başarılı olması kapsamında çok kritik bir unsurdur. Endüstride, hızlı ve etkin kontrol kapsamında, uzun yıllardır geleneksel PID kontrolcüler kullanılmaktadır. Fakat bu kontrolcüler gimbal gibi içerisinde belirsizliklerin bulunduğu lineer olmayan uzay teknolojilerinde başarılı olamamaktadır. Tez çalışmasında, lineer olamayan gimbal sistemi kapsamında, katsayıları sürekli güncellenen kendinden ayarlamalı PID kontrolcüsü geliştirilmiştir. Ayrıca gimbalin eksen kontrolüne yönelik daha hassas kontrol için herbir eksen için ayrı ayrı sistem kimliklendirme çalışması yapılmıştır. Stabilizasyon algoritması kapsamında içte eksen kontrolünde kaskad pozisyon-hız-akım kontrolcüsü ve dışta kendinden ayarlamalı bulanık PID kontrolcüsünden oluşan çift döngülü bir kontrol sistemi geliştirilmiştir. Füze uçuşunu simüle etmek amacıyla hazırlanan test sistemi ile stabilizasyon algoritması gimbal üzerinde test edilmiştir. Farklı eksenlerde farklı bozucu etkiler altında gerçekleştirilen testler sonucunda geliştirilen algoritmanın 0.1 dereceden çok daha az hatayla stabilizasyonu başarıyla gerçekleştirdiği görülmüştür. Çalışmalar kapsamında ayrıca PID katsayılarını çevrimdışı olarak hesaplayan Parçacık Sürü Optimizasyonu ile Eğitilen Yapay Sinir Ağları PID Kontrolcüsü ve Butterworth Polinomu ile Katsayıları Hesaplanan Klasik PID Kontrolcüsü tasarlanıp gerçek sistem üzerinde test edilmiştir. Bu sayede kendinden ayarlamalı katsayılara sahip kontrolcü yapısı ile sabit katsayılara sahip kontrolcü yapısının sistem üzerinde karşılaştırılması yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda çalışmalarda kullanılan iki eksenli gimbal sistemi kapsamında kendinden ayarlamalı bulanık PID'nin etkin bir kontrol yöntemi olduğu görülmüştür.In this thesis, two-axis gimbal system application with self tuning PID controller is studied. Gimbal is a system that provides seeker of the missile to lock to the target and follow the target and increases seem angle with three axis motion capability. To follow the target with no error, gimbal should be stabilized independent from the dynamic motion of the missile. Precisely and speedly target-locking and following against the distortable effects are critical for the success of the missile. In the industry, in the scope of the speedly and effective control traditional PID controllers have been used for years. But these controllers can not be successful in nonlinear space technologies like gimbal. In this study, in the scope of nonlinear gimbal system, coefficients are constantly updated self tuning PID controller has been developed. In addition, for more precise control on gimbal's axis control, system identification work is made separately. In the scope of the axis stabilization control algorithm, a double-loop control system consisting of cascade position-velocity- current controller on axis control in the inside and self tuning fuzzy PID controller in the outside has been developed. Missile flight test system to simulate the preparation was tested on the gimbal stabilization algorithm. It has seen that the developed algorithm can successfully stabilizate much less than 0,1 degrees of error under different disturbance effects in different axis. In the scope of the studys Artificial Neural Network PID Controller Trained with Particle Swarm Optimization" and "Butterworth polynomials with coefficients calculated Classic PID Controller" was designed and tested on the real system. Thus, the controller structure with self controlling coefficients and the controller structure with constant coefficients are compared on the set up of the system. As a result of these studies, it is seen that, in the scope of two axis gimbal system used in the studies, self tuning fuzzy PID is an effective control method