Yazar "Kaya, İbrahim" seçeneğine göre listele
Listeleniyor 1 - 20 / 21
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 DC motor sürücüsü için model öngörülü denetleyici tasarımı(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2019) Bawdaka, Ammar; Kaya, İbrahimModel Öngörülü Kontrol çok değişkenli kısıtlı sistemlerin denetiminde kullanılan çok güçlü bir kontrol stratejisidir. Ayrıca, bu denetim metodu klasik kontrolden çok farklı olup yüksek tasarım becerileri gerektirir. Bu makale, Model Öngörülü Kontrol stratejilerinden birinin bir DC motorun matematiksel modeline dayalı uygulanmasının sonuçlarını sunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, bu stratejinin gelişmiş endüstriyel sistemlerde nasıl çalıştığını ve bu denetleyicilerin üstlenebileceği aktif rolü göstermektir. Bu amaçla, Model Öngörülü Kontrol ile klasik PI-P denetleyici arasında benzetim yoluyla karşılaştırmalar yapılarak Model Öngörülü Kontrolün yüksek kapalı çevrim performansı gösterilmiştir.Öğe Design and experimental application of an improved cascade controller optimized via genetic algorithm for cascade systems(TUBITAK, 2023) Nalbantoğlu, Mustafa; Kaya, İbrahimA single-loop conventional controller will not initiate corrective action for disturbances unless the output variable moves away from the set point. In this case, the cascade control strategy can be benefitted to obtain better control system performance, especially in the existence of strong disturbances. ProportionalIntegral-Derivative (PID) type controllers are usually preferred in both loops of a classical cascade control structure. However, if the outer loop transfer function of cascade control has an unstable pole or an integrator, then its performance may not be as good as desired due to the limitations of PID controllers. In this study, a new improvement in the outer loop of the cascade control structure incorporating a PI-PD controller is been proposed. To obtain, optimal parameters of controllers in the proposed improved cascade control scheme have been simultaneously used Genetic Algorithm (GA). The superiority of the proposed improved cascade control structure over some cascade control schemes suggested in the literature has been shown by simulation examples. Also, a real-time DC PM motor speed control application on the DIGIAC 1750 process control set has been performed to illustrate the validity of the proposed improved cascade control structure.Öğe Genelleştirilmiş sınırlı kararlılık bölgesi ile PI ve PID denetleyici tasarımı(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2017) Atiç, Serdal; Kaya, İbrahimBu çalışma, zaman gecikmeli kontrol sistemlerinin kararlılığı için tüm PI ve PID denetleyici parametre değerlerinin hesaplanmasında genelleştirilmiş bir yaklaşım önermektedir. Bu yaklaşımda yüksek mertebeden transfer fonksiyonlarının, birinci derece artı zaman gecikmeli transfer fonksiyonları ile modellenmesi gerekir. Elde edilen model ve denetleyici transfer fonksiyonları normalize edilerek PI denetleyici tasarımı için KK KK cc i , (T/ T ) düzleminde sınırlı kararlılık bölgesi oluşturulur. Benzer şekilde PID denetleyici tasarımı için KK KK c cd , (T / T), KK KK cc i , (T/ T ) ve KK KK cd c i (T / T), (T/ T ) düzlemlerinde sınırlı kararlılık bölgeleri oluşturulur. PI ve PID denetleyici parametre değerleri, elde edilen sınırlı kararlılık bölgeleri ile belirlenir. Bu yaklaşım sayesinde transfer fonksiyonunun her değişmesi ile sınırlı kararlılık bölgelerinin yeniden oluşturulmasına ihtiyaç duyulmaz. Elde edilen genelleştirilmiş sınırlı kararlılık bölgeleri ile tüm PI ve PID denetleyici parametre değerleri hesaplanabilir. Böylelikle bu yaklaşım şimdiye kadar literatürde bildirilmiş çalışmalara göre avantaj sağlar. Önerilen yaklaşımın kullanışlılığını açıklamak için örnek benzetimler verilmiştir.Öğe I-PD controller design based on analytical rules for stable processes with inverse response(Balkan Yayın, 2020) Kaya, İbrahimInverse response characteristic makes the control of a process more challenging. In this study, simple and analytical expressions have been obtained to evaluate optimum settings of I-PD controllers for controlling open loop stable processes with time delay and a positive zero. Time weighted versions of Integral of Squared Error (ISE) criterion, namely ISTE, IST2E and IST3E criteria, which have been proved to be leading to very adequate closed loop responses, have been exploited to obtain mentioned optimum settings. Simulation examples have been considered to for evaluating the effectiveness of obtained tuning rules.Öğe Improved adaptive dynamic non-singular terminal sliding mode controller with fractional disturbance observer(Elsevier Inc., 2023) Alyoussef, Fadi; Kaya, İbrahimWhile terminal sliding mode control provides faster responses and reduces steady-state errors, it has the disadvantage of having singularity and chattering issues. This study addresses these issues. To address the first issue, a novel non-singular terminal sliding surface is proposed, and to address the second, a new adaptive reaching law that may accelerate system response without resulting in chattering is developed. In addition, this article proposes a novel fractional disturbance observer for rejecting severe and time-varying disturbances. Several simulated industrial case studies and a real-time application based on a cart pendulum setup are used to show the practical benefits of the proposed controller. The suggested approach outperforms the published methods for regulatory and servo responses, according to simulation results and the integral of squared error values used to evaluate the performance of the proposed and reported methods. The proposed method successfully handles time-varying disturbances, in contrast to other reported methods, which lose stability for the mentioned types of disturbances despite the inclusion of an additional mechanism for rejecting disturbances. The superiority of the method proposed is further assured by real-time results.Öğe Kararlı ters cevaplı artı zaman gecikmeli sistemler için optimal PI denetleyici tasarımı(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2019) Cengiz, Hayriye; Kaya, İbrahimPID tip denetleyiciler endüstriyel uygulamalarda çok yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu denetleyicilerin ayar parametrelerini belirlemek için literatürde birçok tasarım yaklaşımlarının kullanıldığı görülmektedir. İntegral performans indeksi PID tip denetleyicilerin ayar parametrelerini belirlemede sıklıkla kullanılan yaklaşımlardan biridir. Bu çalışmada, kararlı ters cevaplı artı zaman gecikmeli süreçleri denetlemede kullanılacak optimal PI parametrelerini veren analitik denklemlerin türetilmesi verilmiştir. Bu amaçla, kararlı ters cevaplı artı zaman gecikmeli süreçleri tanımlayan bir model varsayılmış ve kontrol yapısının hata fonksiyonu üzerinde tekrarlanan optimizasyon işlemleri ile süreç transfer fonksiyonu parametreleri ile PI denetleyici parametreleri arasındaki ilişkiyi veren analitik denklemler ISTE, IST2E ve IST3E integral performans kriterlerine dayalı olarak elde edilmiştir.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 Maximum sensitivity (Ms)-based I-PD controller design for the control of integrating processes with time delay(Taylor and Francis Ltd., 2023) Peker, Fuat; Kaya, İbrahimIntegrating processes, whose one or more poles are located at the origin, are common in the process industry. This paper focuses on maximum sensitivity (Ms)-based control of these types of processes. Integral–proportional derivative (I-PD) controllers are designed by exploiting the direct synthesis method for different forms of integrating processes. The suggested design approach is based on comparing the characteristic equation of the closed-loop system, which comprises the integrating system and I-PD controller with a lead/lag filter, with the desired characteristic equation. Simple and analytical adjusting rules are followed to determine the parameters of the I-PD controller and the lead/lag filter according to desired robustness specified by maximum sensitivity (Ms). The formulas provided contain process transfer function parameters and a tuning parameter that is used for setting the desired Ms. The benefits of the proposed technique are demonstrated by simulation examples and a real-time application of cart position control on an experimental set-up. Comparisons with some reported proportional–integral–derivative (PID) and I-PD design techniques are presented to demonstrate the advantages of the proposed design method more evidently.Öğe A new dynamic sliding mode controller with disturbance observer for controlling integrating processes with time delay(Taylor and Francis Ltd., 2024) Alyoussef, Fadi; Kaya, İbrahimThis paper suggests a new dynamic sliding mode controller incorporating a disturbance observer for controlling integrating processes with time delay. Here, a new reaching law has been introduced to expedite the system response without evoking chattering. The convergence of this law is also studied. Additionally, the whole system stability is proved using the Lyapunov stability theory. This paper also proposes a new disturbance observer to improve the disturbance rejection and to help suppress chattering further. The suggested observer has only one parameter to be designed. Therefore, this observer can easily be implemented. Several simulation examples and a real-time application are considered to prove the superiority of the suggested controller over the reported controllers in the literature.Öğe Novel tuning rules for adjusting the parameters of the PI-PD controller for controlling unstable processes(IOS Press BV, 2024) Alyoussef, Fadi; Kaya, İbrahimUnstable processes plus time delays are very frequent in the industry. PI-PD controllers are used for controlling unstable industrial operations as they give more robust performance relative to PID controllers. However, designing the parameters of PI-PD controllers is quite difficult. Recently, the centroid of the stability region based on the Weighted Geometrical Center (WGC) approach has been proposed for overcoming the tuning difficulty of the controller. Nevertheless, the current version of WGC available in the literature is time-consuming. Thus, this paper proposes new simple tuning rules to implement WGC when it is used for computing the parameters of the PI-PD controller for controlling unstable processes with time delays. An isothermal continuous stirred tank reactor is used for evaluating the performance of the proposed method.Öğe Optimal I-PD controller design for setpoint tracking of integrating processes with time delay(The Institution of Engineering and Technology, 2020) Kaya, İbrahim; Peker, FuatProcesses including one or more integrators in their transfer functions can frequently be encountered in industry. In this study, integral-proportional-derivative (I-PD) controllers are proposed to control these type of processes. Analytical and optimal tuning rules are derived to tune the I-PD controllers for setpoint tracking of integrating plus first order plus dead time (IFOPDT) processes and double IFOPDT processes. Optimal tuning rules for setpoint tracking are achieved by minimising time moment weighted integral performance criteria. Obtained I-PD tuning formulas are in terms of process' transfer function parameters, namely the gain, time delay and time constant. Simulation examples are given to demonstrate the use of the proposed method. Comparisons are provided to show the superior closed-loop performance of the proposed approach than existing proportional-integral-derivative and I-PD controller designing methods. In addition, the practical implementation of the proposed designing method is presented by controlling the position of a cart on an experimental setup.Öğe Optimal PI–PD controller design for pure integrating processes with time delay(Springer, 2021) Kaya, İbrahimThough Proportional-Integral-Derivative (PID) controllers are commonly being used for process control applications, it has been proven that they may give unacceptable closed loop responses for open loop unstable processes including integrating ones. Hence, this paper addresses to tuning of PI–PD controllers which is an extension of PID controllers and uses PD part in an inner feedback loop to convert the open loop unstable processes to a stable one so that PI controller in the forward path can be used to achieve a better closed loop response. PI–PD tuning parameters are determined from simple analytical rules which were obtained from minimization of the control system error based on IST3E criterion which is an integral performance index and has been proven to be resulting in very satisfactory closed loop responses. Derived tuning rules are in terms of the assumed process transfer function parameters, namely the gain and time delay. Effectiveness and superiority of obtained tuning rules have been shown by simulation examples.Öğe Optimal tuning of PI/PID controllers for integrating processes with inverse response(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017) Kaya, İbrahim; Cengiz, HayriyeProcesses showing an initial response that is opposite to the final steady-state are present in industrial applications. Control of such processes involves difficulties and recently researchers have started paying great attention to the control of such processes. This paper reports on deriving optimal tuning rules for controlling integrating processes with inverse response. Simple and optimal analytical formulae for PI controllers have been derived based on Integral performance criteria. Simulation examples have been given to demonstrate the usefulness of the suggested approach.Öğe Parçacık sürü optimizasyonu tabanlı PI-PD ile Twin rotor denetimi(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2019) Takeş, Cuma Anıl; Alyoussef, Fadi; Kaya, İbrahimBu çalışmada, helikopter sistemleri ve son zamanlarda üzerinde oldukça sık çalışılan drone sisteminin temeli olan Twin Rotor MIMO Sistem (TRMS)’nin kontrolü üzerinde çalışılmıştır. TRMS kontrol alanında kullanılan temel sistemler arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, günlük hayatta sağlık, askeri, ulaşım, yangın anında yangına müdahale amacıyla kullanılan helikopterler bu amaçlarla kullanılırken bir yerden başka bir yere ulaşması anında havada belli bir irtifada iken ve kalkış ve iniş anında içerisinde bulunan bireylerin ve taşınan önemli ekipmanların zarar görmemesi için kontrol işlemlerinin çok iyi yapılması ve istenilen kontrol sinyaline sistem cevabının oldukça hızlı olması gerekmektedir. Sistem cevabındaki aksaklıklar ve denetleyicinin istenilen şekilde çalışmaması hava araçlarında kazalara ve böylece can ve mal kayıplarına sebebiyet verebilir. Literatürde TRMS’nin denetimi çoğunlukla PID denetleyiciler kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Ancak PID denetleyiciler açık çevrim kararlı sistemler hariç yetersiz performans gösterebilmektedir. PI-PD denetleyiciler ise, PID denetleyicilerin yetersiz kaldığı durumlarda, çok daha iyi performans verebilmektedir. Dolayısıyla, bu çalışmada TRMS’nin kontrolü PI-PD denetleyiciler kullanılarak gerçekleştirilmiş ve PID denetleyicilerden daha iyi kapalı çevrim cevaplar elde edildiği benzetim ve gerçek zamanlı uygulama ile gösterilmiştir. Hem PID hem de PI-PD denetleyicinin ayar parametreleri Parçacık Sürü Optimizasyonu ile ISTE kriterine göre hesaplanmıştır.Öğe PID tip denetleyiciler kullanılarak yapılan bir ters sarkaç stabilizasyonunun performans analizi(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2017) Peker, Fuat; Kaya, İbrahimBu çalışmada, bir ters sarkaç sisteminin PID denetleyiciler kullanılarak stabilizasyonu amaçlanmıştır. Ters sarkaç, kontrol mühendisliği ve robotik alanlarında kullanılan temel ölçütlerden biridir. Sistem iyi bilinen bir tek giriş-çok çıkışlı (single-input multiple-output, SIMO) sistem örneğidir. Çalışmada, PID denetleyiciler kullanılarak bir arabaya bağlı sarkacın, araba istenilen bir yörüngeyi takip ederken, yukarı pozisyonda dengede kalması sağlanmıştır. Araba-sarkaç sistemini kontrol etmek için kullanılan PID denetleyicilerin ayar parametreleri, kutup yerleştirme metodu kullanılarak elde edilmiştir. Tasarlanan kontrol sistemine ait hem bilgisayar simülasyonu hem de gerçek zamanlı uygulama sonuçları sarkaç açısı ve araba pozisyonu için ayrı ayrı verilmiştir. PID denetleyiciler kullanılarak yapılan araba-sarkaç sisteminin kontrolüne ait performans analizi yapılmıştır.Öğe Robust PI-PD controller design: Industrial simulation case studies and a real-time application(Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), 2024) Alyoussef, Fadi; Kaya, İbrahim; Akrad, AhmadPI-PD controllers have superior performance compared to traditional PID controllers, especially for controlling unstable and integrating industrial processes with time delays. However, computing the four tuning parameters of this type of controller is not an easy task. Recently, there has been significant interest in determining the tuning rules for PI-PD controllers that utilize the stability region. Currently, most tuning rules for the PI-PD controller are presented graphically, which can be time-consuming and act as a barrier to their industrial application. There is a lack of analytical tuning guidelines in the literature to address this shortfall. However, the existing analytical tuning guidelines do not consider a rigorous design approach. This work proposes new robust analytical tuning criteria based on predefined gain and phase margin bounds, as well as the centroid of the stability region. The proposed method has been tested using various simulation studies related to a DC–DC buck converter, a DC motor, and a heat exchanger. The results indicate that the proposed tuning rules exhibit strong performance against parameter uncertainty with minimal overshoots. Furthermore, the suggested technique for simultaneous control of yaw and pitch angles has been tested in a real-time application using the twin rotor multi-input multi-output system (TRMS). Real-time results indicate that, compared to other methods under investigation, the suggested approach provides nearly minimal overshoots.Öğe Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme(Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2012) Kaya, İbrahim; Nalbantoğlu, MustafaRöle geri-beslemeli kontrol sistemi kullanarak bir süreci ifade eden transfer fonksiyonun bilinmeyen parametrelerinin belirlenmesi son zamanlarda oldukça popüler olmuştur. Yüksek dereceli gerçek süreç transfer fonksiyonları, genellikle, birinci dereceden veya ikinci dereceden kararlı, kararsız ve integratör içeren model transfer fonksiyonları cinsinden modellenir. Bu tür model transfer fonksiyonlarının röle geribeslemeli kontrol sistemleri kullanılarak elde edilmesine yönelik literatürde çok sayıda yayın bulunabilir. Ancak, süreç kontrolünde, bazen süreçler ters cevaplı bir karakteristik gösterebilir. Bu durumda model transfer fonksiyonu sıfır içerecek şekilde seçilmelidir. Artan model parametre sayısının nedeniyle literatürdeki yaklaşımlar ile modelleme işleminde bir takım sıkıntılar ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, literatürde ters cevaplı süreçler için, röle geri-beslemeli kontrol sistemi ile modelleme için önerilen çalışma çok azdır. Bu yüzden, bu bildiri de genetik algoritma ile röle geri-beslemeli kontrol sisteminde ters cevapların modellenmesi verilecektir. Elde edilen modellerin uygunluğu, gerçek ve model transfer fonksiyonların frekans cevap karakteristikleri ve sistemin çıkışında elde edilen osilasyonlar karşılaştırılarak denenmiştir.Öğe Smith predictor with sliding mode control for processes with large dead times(De Gruyter Open Ltd, 2017) Mehta, Utkal; Kaya, İbrahimThe paper discusses the Smith Predictor scheme with Sliding Mode Controller (SP-SMC) for processes with large dead times. This technique gives improved load-disturbance rejection with optimum input control signal variations. A power rate reaching law is incorporated in the sporadic part of sliding mode control such that the overall performance recovers meaningfully. The proposed scheme obtains parameter values by satisfying a new performance index which is based on biobjective constraint. In simulation study, the efficiency of the method is evaluated for robustness and transient performance over reported techniques.Öğe Velocity sensor fault-tolerant controller for induction machine using intelligent voting algorithm(MDPI, 2022) Alyoussef, Fadi; Akrad, Ahmad; Sehab, Rabia; Morel, Cristina; Kaya, İbrahimNowadays, induction machines (IMs) are widely used in industrial and transportation applications (electric or hybrid ground vehicle or aerospace actuators) thanks to their significant advantages in comparison to other technologies. Indeed, there is a large demand for IMs because of their reliability, robustness, and cost-effectiveness. The objective of this paper is to improve the reliability and performance of the three-phase induction machine in case of mechanical sensor failure. Moreover, this paper will discuss the development and proposal of a fault-tolerant controller (FTC), based on the combination of a vector controller, two virtual sensors (an extended Kalman filter, or EKF, and a sliding mode observer, or SMO) and a neural voting algorithm. In this approach, the vector controller is based on a new structure of a back-stepping sliding mode controller, which incorporates a double integral sliding surface to improve the performance of the induction machine in faulty operation mode. More specifically, this controller improves the machine performance in terms of having a fast response, fewer steady-state errors, and a robust performance in the existence of uncertainty. In addition, two voting algorithms are suggested in this approach. The first is based on neural networks, which are insensitive to parameter variations and do not need to set a threshold. The second one is based on fuzzy logic. Finally, validation is carried out by simulations in healthy and faulty operation modes to prove the feasibility of the proposed FTC.
