Yazar "Çökmez, Erdal" seçeneğine göre listele
Listeleniyor 1 - 4 / 4
Sayfa Başına Sonuç
Sıralama seçenekleri
Öğe An analytical solution of fractional order PI controller design for stable/unstable/integrating processes with time delay(Tübitak, 2023) Çökmez, Erdal; Kaya, İbrahimThis paper aims to put forward an analytical solution for tuning parameters of a fractional order PI (FOPI) controller for stable, unstable, and integrating processes with time delay. Following this purpose, the analytical weighted geometrical center (AWGC) method has been extended to the design of fractional order PI controllers. To apply AWGC, the stability equations of the closed-loop system are written in terms of process and fractional order PI controller parameters. With the proposed method, the centroid can be calculated analytically, and the controller parameters can be easily calculated without the need of repetitive drawings of the stability boundary regions. Additionally, analytical equations are derived to calculate fractional integral order, λ, using the integral of squared error (ISE) objective function. The proposed analytical equations are simple and time-saving which might attract controller engineers for applying them on the industrial level. To show the efficiency of the suggested method compared to the given methods in the literature, several simulation examples are considered. Comparisons between the reported methods are figured out in terms of unit step responses for nominal and perturbed cases. Also, rise time, settling time, maximum sensitivity (Ms), integral of squared error (ISE), and total variation (TV) values are considered to compare the performance and robustness issues. Also, a real-time application of an inverted pendulum setup is deemed to prove the feasibility of the suggested method.Öğe Kesir dereceli PI denetleyici ile kesir dereceli kararsız zaman gecikmeli sistemler için kararlılık bölgelerinin elde edilmesi(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2018) Çökmez, Erdal; Kaya, İbrahimKesir dereceli türev ve integral, tam dereceli türev ve integralin genelleştirilmiş hali olarak kabul edilmektedir. Kesir dereceli matematiğin kontrol alanındaki uygulamaları kesirli türev derecesi (µ) ve kesirli integral derecesinin (λ) sağladığı avantajlar nedeniyle son yıllarda hatırı sayılır derecede artmıştır. Bu uygulamalarının artmasıyla beraber, sistem ihtiyaçlarını en uygun şekilde karşılayacak kesir dereceli denetleyici tasarlamanın önemi de giderek artmıştır. Ancak, zaman çalışma bölgesinde kesir dereceli denetleyici tasarımı hala çeşitli zorluklar barındırdığından, kesir dereceli denetleyici tasarımı genellikle frekans çalışma bölgesinde yapılmaktadır. Frekans çalışma bölgesinde tasarım yapılırken en çok kullanılan parametreler kazanç payı, faz payı, kazanç geçiş frekansı ve faz geçiş frekansı gibi sistemin frekans cevabı parametreleridir. Bu çalışmada, kesir dereceli PI denetleyici ile kontrol edilen kesir dereceli kararsız kapalı çevrim bir sistemi kararlı duruma getiren kararlılık bölgeleri, tasarımcı tarafından istenilen faz ve kazanç paylarını sağlayacak şekilde, elde edilmiştir. Ayrıca, bu bölgelerin elde edilmesinin yanı sıra, kesirli integral derecesi, faz payı, kazanç payı, sistemin kesir derecesi, süreç transfer fonksiyonu kazancı gibi parametrelerin kararlılık bölgeleri üzerindeki etkilerinin gösterilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen kararlılık bölgelerinin ağırlık merkezine yakın noktalarından seçilen kesir dereceli PI denetleyici parametreleri kullanılarak kesir dereceli kararsız ve zaman gecikmeli sistemin kapalı çevrim birim basamak cevapları elde edilmiştir.Öğe Kesir dereceli PI denetleyici tasarım metotlarının performans analizi ve karşılaştırılması(2018) Çökmez, Erdal; Kaya, İbrahimPID denetleyiciler içerisinde bulunan türev etkisi kontrol sisteminin bozucu etkilere karşı daha hassas olmasına neden olmaktadır. Bu nedenle endüstriyel uygulamalarda kullanılan denetleyicilerin %90 gibi büyük bir bölümü PI denetleyicilerden oluşmaktadır. Klasik PID denetleyicilerin genelleştirilmiş hali olarak tanımlanan kesir dereceli PID denetleyiciler, kesir dereceli matematiğin kontrol alanına uygulanmasıyla birlikte ortaya çıkmıştır. Klasik PID denetleyicilere göre fazladan iki parametrenin (kesir dereceli integral-? ve kesir dereceli türev-?) bulunması denetleyicinin sistem parametrelerinde meydana gelen değişimlere karşı daha dayanıklı olmasını sağlamaktadır. Kesir dereceli PID denetleyici tasarımı zaman çalışma bölgesindeki tasarım yapmanın zorlukları nedeniyle genellikle frekans çalışma bölgesinde yapılmaktadır. Frekans çalışma bölgesinde ise denetleyici tasarımı için en çok kullanılan parametreler kazanç payı, faz payı, kazanç geçiş frekansı ve faz geçiş frekansıdır. Faz payı ile kazanç payının kararlılık üzerine etkileri ve faz payının sistemin aşma miktarı üzerine etkileri bu parametreleri denetleyici tasarımında daha önemli kılmaktadır. Bu tez çalışmasında ise integratörlü artı zaman gecikmeli sistemler için ve kesir dereceli kararsız zaman gecikmeli sistemler için Kazanç-Faz Payı Test Edicisi kullanılarak belirli kazanç ve faz payları için kararlılık bölgeleri elde edilmiştir. Ayrıca, süreç transfer fonksiyonu kazancı (K), süreç transfer fonksiyonu zaman sabiti (T), kesir dereceli sistem için sistemin kesirli derecesi (?), zaman gecikmesi (?), kazanç payı (A), faz payı (?) ve kesirli integral derecesi (?) gibi parametrelerin kararlılık bölgeleri ve kritik frekans değeri üzerine etkileri incelenmiştir. Elde edilen kararlılık bölgelerinin orta noktalarından denetleyici kazanç değerleri seçilmiş ve frekans çalışma bölgesi parametreleri ile kesirli integral derecesinin birim basamak cevaplarına etkisi incelenmiştir. Son olarak devam eden süreçlerde bu konuda ne gibi çalışmalar yapılabileceği anlatılmıştır.Öğe Tam sayı ve kesir dereceli denetleyici tasarımı ve performans analizi(Dicle Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Çökmez, Erdal; Kaya, İbrahimBu tez çalışması kapsamında farklı tipte süreçler için tam sayı ve kesir dereceli denetleyici tasarımları gerçekleştirilerek elde edilen sonuçlar literatürde yer alan çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Tezin ilk bölümlerinde birinci derece kararsız artı zaman gecikmeli (UFOPTD) ve birinci derece integratörlü-kararsız artı zaman gecikmeli (IUFOPTD) süreçler için integral-oransal türev (I-PD) denetleyici tasarımı yapılmıştır. Birçok biyolojik ve kimyasal süreç kararsız süreçler olarak modellenebilmektedir. Karasız süreçlerin yapısı gereği, bu tip süreçlerin kontrolü açık çevrim kararlı olan süreçlere göre çok daha fazla çaba gerektirmektedir. Bu tez çalışmasında ise ayar noktası takibi ve bozucu girişin reddi durumları göz önüne alınarak, UFOPTD ve IUFOPTD süreçlerin etkili bir şekilde kontrol edilmesini sağlayacak optimal I-PD denetleyici tasarımı gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada, eğri uydurma metotları kullanılarak, I-PD denetleyici parametrelerinin kolayca elde edilmesini sağlayacak analitik denklemler elde edilmiştir. Elde edilen denklemler, kazanç, zaman sabiti ve zaman gecikmesi gibi süreç transfer fonksiyonu parametrelerini kullanarak I-PD denetleyici ayar parametrelerinin kolayca hesaplanmasını sağlamaktadırlar. Önerilen metodun verimliliğini göstermek amacıyla, çeşitli UFOPTD ve IUFOPTD süreçler için benzetim sonuçları elde edilmiş ve sonuçlar literatürdeki çeşitli tasarım metotları ile karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda, önerilen metodun kararsız süreçlerin kapalı çevrim cevaplarında önemli ölçüde iyileştirme sağladığı gözlenmiştir. Tam sayı denetleyiciler kullanılarak gerçekleştirilen diğer çalışmada ise, doğrudan sentez yöntemi ile UFOPTD ve IUFOPTD süreçler için maksimum hassasiyet (Ms) değerinin minimizasyonuna dayalı I-PD denetleyici tasarımı yapılmıştır. Bu çalışmada, I-PD denetleyici ve UFOPTD veya IUFOPTD süreçlerinden bir tanesinden oluşan kontrol sisteminin karakteristik denkleminin istenilen karakteristik denklem ile örtüştüğü varsayılmıştır. Çalışmada, her iki denklemin katsayıları birbirine eşitlenmiş ve normalize edilmiş zaman gecikmesi değiştirilerek bir ayar parametresi sayesinde minimum Ms değerini sağlayan ayar parametreleri elde edilmiştir. Sonrasında, denetleyici tasarımında kullanılacak ayar parametreleri için analitik denklemler türetilmiştir. Yapılan çalışmanın etkinliğini göstermek amacıyla benzetim sonuçları literatürde yapılan çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Bu tez çalışmasındaki bir başka çalışma ise analitik ağırlıklı geometrik merkez (AWGC) metodu ile birinci derece kararlı artı zaman gecikmeli (SFOPTD), birinci derece integratörlü artı zaman gecikmeli (IFOPTD) ve UFOPTD süreçler için kesir dereceli PI (FOPI) denetleyici tasarımıdır. AWGC metodu tamamen analitik olup, basit analitik denklemler ile ağırlıklı geometrik merkez noktasının saptanmasını ve WGC metodunun zaman alıcı tekrarlı çizim ve hesaplama süreçlerinin ortadan kaldırılmasını sağlayan bir metottur. Yapılan çalışmada tamamen analitik bir çözüm sunmak amacıyla FOPI denetleyici integral derecesi (?) için de analitik denklem türetilmesi gerekmektedir. Bu amaçla normalize edilmiş zaman gecikmesi (?) değiştirilerek her bir değeri için hatanın karesinin integrali (ISE) maliyet fonksiyonunu minimize eden ? değeri elde edilmiş ve eğri uydurma metodu ile ? için analitik denklem türetilmiştir. Bu tez çalışmasında, AWGC metodu, SFOPTD, UFOPTD ve IFOPTD süreçler için kesir dereceli PI-PD (FOPI-PD) denetleyici tasarımı için de kullanılmıştır. Yapılan çalışmada zaman ile hatanın çarpımının karesini (ISTE) minimize edecek kesir dereceli integral (?) ve türev (?) dereceleri her bir normalleştirilmiş zaman gecikmesi için elde edilmiş ve eğri uydurma metodu ile her iki parametre için analitik denklemler türetilmiştir. Ayrıca, bu çalışmada, performans ve gürbüzlük analizi yapılarak ? ve ? değerlerinin FOPI-PD denetleyici ile kontrol edilen sistemlerdeki etkisi analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular literatürdeki çalışmalar ile karşılaştırılarak önerilen metodun etkinliği benzetim sonuçları ve ters sarkaç sistemi üzerindeki gerçek zamanlı uygulama ile gösterilmiştir. Son olarak, bu tez kapsamındaki bir diğer çalışmada Åström'un özyinelemeli algoritması FOPI denetleyiciler için kullanılarak SFOPTD, UFOPTD ve IFOPTD süreçler için optimal denetleyici parametreleri elde edilmiştir. Yapılan çalışmada FOPI denetleyici parametrelerinin kolayca hesaplanmasını sağlayacak analitik denklemler türetilmiştir. Yapılan tasarımının avantajlarını göstermek amacıyla elde edilen benzetim sonuçları literatürdeki çalışmalar karşılaştırılmıştır. Ayrıca önerilen yöntemin endüstriyel süreçlerdeki etkin kullanımını göstermek amacıyla ters sarkaç düzeneği üzerinde gerçek zamanlı bir uygulama yapılmıştır.
