Doğrusal olmayan servo sistemlerde hareket harmanlama tabanlı yörünge ve tekrarlamalı pıd ile hız kontrolü
Speed control using motion blending-based trajectory and repetitive pid in nonlinear servo systems
- Tez No: 960159
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ADIGÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan kontrol, Endüstriyel kontrol sistemleri, Matematiksel modelleme, PID, Nonlinear control, Industrial control systems, Mathematical modelling, PID
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstriyel otomasyon ve robotik uygulamalarda yüksek hassasiyet ve işletim verimliliğine yönelik artan talep, gelişmiş hareket kontrol algoritmalarına olan ihtiyacı önemli ölçüde artırmıştır. Bu sistemler arasında, doğrusal olmayan dinamikler sergileyen Sabit Mıknatıslı Senkron Motorlar (SMSM'ler), kararlı ve hassas hız kontrolü sağlama konusunda ciddi zorluklar sunmaktadır. Geleneksel kontrol stratejileri, özellikle ani hız değişimlerinde ani geçişlere neden olarak, mekanik titreşim, kararsızlık ve aşırı aşınma gibi istenmeyen etkiler ortaya çıkarabilmektedir. Bu sınırlamaları aşmak amacıyla, bu çalışmada Hareket Harmanlama yörünge üretimi ile Tekrarlamalı PID denetleyiciyi birleştiren yeni bir kontrol mimarisi önerilmiştir. Hareket Harmanlama algoritması, ardışık hareket segmentlerini ayarlanabilir ivmelenme ve yavaşlama profilleri ile uyumlu hale getirerek, düzgün ve sürekli referans sinyalleri üretmek için kullanılmıştır. Bu yaklaşım, özellikle ardışık profiller arasında hedef hız sıfır değilken, hareket fazları arasında kesintisiz geçişlere olanak tanımaktadır. Buna ek olarak, özellikle sinüzoidal yük momenti değişimleri gibi periyodik bozuculara karşı dayanıklılığı artırmak amacıyla, Tekrarlamalı PID kontrol şeması uygulanmıştır. Önerilen kontrol stratejisi, klasik PID kontrolü ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve izleme başarımı ile bozucu red yeteneğinde önemli iyileşmeler sağlandığı görülmüştür. Gerçekleştirilen benzetim sonuçları, önerilen yöntemin doğrusal olmayan SMSM sistemlerinde etkinliğini doğrulamış; gelişmiş kararlılık, azalmış geçici rejim hataları ve dinamik çalışma koşulları altında iyileştirilmiş yörünge takibi ortaya koymuştur. Hareket Harmanlama ve Tekrarlamalı PID denetleyicisinin birlikte kullanımı, karmaşık elektromekanik sistemlerde hareket kontrolü için sağlam ve yüksek doğruluklu bir çözüm sunmakta; yüksek performanslı kontrol uygulamalarıyla ilgilenen araştırmacı ve mühendisler için değerli içgörüler sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The increasing demand for high precision and operational efficiency in industrial automation and robotic applications has significantly heightened the necessity for advanced motion control algorithms. Among these systems, Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs), which exhibit nonlinear dynamics, present substantial challenges in achieving stable and accurate speed control. Traditional control strategies often lead to abrupt transitions during rapid speed changes, resulting in undesirable effects such as mechanical vibration, instability, and excessive wear. To address these limitations, this study proposes a novel control architecture that integrates Motion Blending trajectory generation with a Repetitive PID controller. The Motion Blending algorithm is utilized to generate smooth and continuous reference signals by harmonizing sequential motion segments with adjustable acceleration and deceleration profiles. This approach enables seamless transitions between motion phases, especially when target velocities are non-zero between consecutive profiles. In addition, a Repetitive PID control scheme is implemented to enhance robustness against periodic disturbances, particularly sinusoidal load torque variations. The proposed control strategy is benchmarked against classical PID control, revealing significant improvements in tracking performance and disturbance rejection. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method in nonlinear PMSM systems, showing enhanced stability, reduced transient errors, and improved trajectory tracking under dynamic operating conditions. The combined use of Motion Blending and Repetitive PID offers a robust and high-fidelity solution for motion control in complex electromechanical systems, providing valuable insights for researchers and engineers engaged in high-performance control applications.
Benzer Tezler
- Kesir dereceli diferansiyelin doğrusal olmayan denetim yöntemlerine ve sinyal işleme tekniklerine uygulanması
Utilization of fractional order differentiation in nonlinear control methods and signal processing techniques
GÜRKAN KAVURAN
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CELALEDDİN YEROĞLU
- Modeling and control of a fixed wing unmanned aerial vehicle
Sabit kanatlı bir insansız hava aracının modellenmesi ve kontrolü
BURAK YÜKSEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE
- Modelling, identification and passivity-based control of 6 dof industrial robot
6 serbestlik dereceli endüstriyel robotun modellenmesi, tanılanması ve pasiflik tabanlı kontrolü
MEHMET ALİ AKBULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Doğrusal (lineer) motorlu endüstriyel sistemin 3 boyutlu yazıcıya dönüştürülmesi
Transformation of industrial linear motion system in to the 3D printer
FATİH TARAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Doğadan esinlenen optimizasyon algoritmaları kullanarak top dengeleme düzeneği için PID tabanlı optimal kontrolcü tasarımı
PID-based optimal controller design for ball balance using nature-inspired optimization algorithms
MAHMUT GÖKHAN TURGUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖKKEŞ TOLGA ALTINÖZ