Control Of A System With Self Tuning Fuzzy Pid Controller

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006Literatürde öz uyarlamasız bulanık PID tipi kontrolörlerin yaygın olarak kullanılmasına karşın, son zamanlarda bu tip kontrolörlerin başarımını arttırmak maksadıyla çeşitli uyarlama yöntemlerinin kullanıldığı öz uyarlamalı bulanık PID tipi kontrolör tasarımına önem verilmiştir. Bu tezde, öncelikle kontrol edilecek sisteme ait modele uygun olarak PID kontrolörü tasarımı yapılmıştır. Daha sonra tasarlanan kontrolöre ait gerçek sistem yanıtları ile simülasyon yanıtları karşılaştırılmıştır. Kontrolör tasarımında ikinci aşamada bulanık kontrolör yapıları ele alınmış, yapıları itibariyle bir PID kontrolörüne benzeyen, bulanık PID tipi kontrolörler hakkında teorik bilgiler verilmiştir. Burada bulanık PID tipi kontrolörler temel olarak 1. Ölçekleme faktörleri, güncel olmayan şekilde (off-line) tasarım başlangıcında ayarlanarak bu değerler için sistem yanıtının elde edilebildiği öz uyarlamasız bulanık PID tipi kontrolörler 2. Kontrolöre ait iki adet ölçekleme faktörünün değişik algoritmalar ile güncel (on-line) olarak ayarlanan ve öz uyarlama neticesinde kontrolöre ait sistem yanıtının elde edildiği öz uyarlamalı bulanık PID tipi kontrolörler şeklinde sınıflandırılmıştır. Daha sonra sisteme öz uyarlamasız bulanık PID tipi kontrolör tasarlanmış ve yapılan simülasyonlarda β parametre değerinin düşürülmesi ile beraber oransal kontrol bileşeninin değerinin de azaldığı ve böylelikle sistemin hataya karşı olan tepkisinin de yavaşladığı görülmüştür. Sonraki bölümde, aşım gözleyicisi, fonksiyon ayarlayıcısı ve bağıl hız gözleyicisi yoluyla iki adet ölçekleme faktörü uyarlanan öz uyarlamalı bulanık PID tipi kontrolör anlatılmış ve fonksiyon ayarlayıcısı yöntemine ilişkin elde edilen sistem yanıtları ile model temelli fonksiyon ayarlayıcısı yöntemine ilişkin elde edilen sistem yanıtları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlarda, ölçekleme faktörleri düzgün olarak ayarlanmayan bir bulanık kontrolör yanıtının uygulanan bu yöntemler neticesinde iyileştirilebildiği görülmüştür. Çalışmada simülasyon yanıtları Matlab 7.0 ve Simulink programları vasıtasıyla elde edilmiştir.Altough many fuzzy PID type controllers which has no self tuning mechanism are proposed in literature, in the last years self-tuned fuzzy PID type controllers in which many tuning algorithms are used had given importance in order to improve the performance of non self-tuned fuzzy PID type controllers. In this thesis, first of all, appropriate PID coefficients were calculated and PID controller design was made due to the system model. After this step, the system responses of PID controlled system and non-controlled system were compared. At the second stage of designing controllers, some theoritical information was given about the fuzzy PID type controllers which have similar structures as PID controllers. The fuzzy PID type controllers were basically classified in two categories as follows; 1. The fuzzy PID type controllers that has no tuning mechanism in which the scaling factors of the controller are tuned at the beginning stage of controller design in an off line manner that the response of the system can be obtained for these parameter values 2. The fuzzy PID type controllers that has a tuning mechanism in which the two scaling factors of the controller are tuned by different algorithms in an on line manner that the response of the system can be obtained for self tuning parameter values After this, a fuzzy PID type controller that has no tuning mechanism was designed for the system model and it was observed that as the β parameter value decreases proportional control component decreases too, thus system’s response to error slows. In the following chapter the fuzzy PID type controllers which were obtained with peak observer, function tuner and relative rate observer methods were described and the 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 system responses can be improved after applying these methods to a fuzzy PID type controller whose parameters were tuned unproperly. In the study, the simulation results were obtained by using the Matlab 7.0 and Simulink programs.Yüksek LisansM.Sc