Cascade sliding mode control with applications
Uygulamalı ardışık kayan kipli kontrol
- Tez No: 983236
- Danışmanlar: PROF. DR. İLYAS EKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan kontrol, Doğrusal olmayan kontrol teorisi, Elektronik hız kontrol sistemi, Kaskad kontrol, Kayan kipli denetim, Matlab, Matlab ortamı, Motor kontrol, Nonlinear control, Nonlinear control theory, Electronic speed control system, Cascade control, Sliding mode control, Matlab, Matlab medium, Motor control
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, kademeli kontrol yapısı içinde Kayan Kipli Kontrol (SMC) yönteminin uygulanabilirliğini ve performansını kapsamlı bir şekilde araştırmıştır. Çalışmanın ana amacı, SMC tabanlı kontrolörlerin doğrusal olmayan ve zamanla değişen sistemlerde geleneksel oransal-bütünsel-türevsel (PID) kontrolörlere güvenilir ve sağlam bir alternatif olup olmadığını değerlendirmektir. Bu amaçla tek döngülü P, PI ve PID kontrolörlerin yanı sıra SMC-1 (Birinci Dereceden Kayan Kipli Kontrol) ve SMC-2 (İkinci Dereceden Kayan Kipli Kontrol) kontrolörler, farklı dış-iç döngü kombinasyonlarını içeren çeşitli kademeli ve hibrit SMC tabanlı kontrol yapıları ile birlikte tasarlanmış ve tümü karşılaştırmalı performans analizlerine tabi tutulmuştur. Çalışmanın ana odak noktası, kayma modu kontrol sistemlerinde gözlemlenen doğal salınımları (titreme) azaltmaktı. Bu amaçla, klasik işaret sgn fonksiyonu yerine sınır tabakası yaklaşımı içinde hiperbolik tanjant (tanh) fonksiyonu kullanıldı. Bu değişiklik, anahtarlama gürültüsünü etkili bir şekilde azaltır, daha düzgün kontrol sinyalleri sağlar ve sistemin bozulmalara ve model belirsizliklerine karşı sağlamlığını ve kararlılığını artırır. Kontrol algoritmaları, deneysel olarak belirlenen parametrelerle DIGIAC 1750 eğitim seti kullanılarak bir DC motor sisteminde uygulandı ve MATLAB/Simulink'te simülasyon ve gerçek zamanlı testlerle doğrulandı. Sistemin tepkileri, yükselme süresi, yerleşme süresi, aşma ve gecikme gibi performans endeksleri kullanılarak değerlendirildi. Sonuçlar, Kaskad Kayan Kipli Kontrol (CSMC) yapılarının, özellikle dış döngüde SMC-2 kontrolörü kullananların, daha hızlı geçici tepki, daha düşük aşma, daha küçük kararlı durum hatası ve daha büyük bozulma reddetme kabiliyeti sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak, CSMC geleneksel PID tabanlı kontrol yöntemlerine etkili ve güvenilir bir alternatif olarak düşünülebilir.
Özet (Çeviri)
This study has comprehensively investigated the applicability and performance of the Sliding Mode Control (SMC) method within a cascade control structure. The primary objective of the present study is to evaluate the viability of SMC-based controllers as a reliable and robust alternative to conventional proportional–integral–derivative (PID) controllers in nonlinear and time-varying systems. In order to this end, single-loop P, PI and PID controllers, as well as SMC-1 (First-Order Sliding Mode Control) and SMC-2 (Second-Order Sliding Mode Control) controllers were designed. Various cascade and hybrid SMC-based control structures incorporating different outer-loop and inner-loop combinations were also developed. These were then subjected to comparative performance analyses. A fundamental objective of the study was to mitigate the inherent oscillations (chattering) observed in SMC systems. In order to achieve this objective, a hyperbolic tangent (tanh) function within a boundary layer approach was utilised as an alternative to the classical sgn\ function. This modification has been shown to reduce switching noise, ensure smoother control signals, and improve the robustness and stability of the system against disturbances and model uncertainties. The control algorithms were implemented on a DC motor system using the DIGIAC 1750 training set with experimentally determined parameters, and were validated through simulation and real-time testing in MATLAB/Simulink. The system's responses were evaluated using standard performance criteria, including rise time, settling time, overshoot and delay. The findings indicate that Cascade Sliding Mode Control (CSMC) structures, particularly those employing an SMC-2 controller in the outer-loop, exhibit a faster transient response, reduced overshoot, diminished steady-state error, and enhanced disturbance rejection capability. Consequently, CSMC can be regarded as a reliable and effective alternative to conventional PID-based control methods.
Benzer Tezler
- Sliding mode and PID based tracking control of magnetic levitation plant and hil tests
Manyetik levitasyon sisteminin kayan kip ve PID temelli referans takip kontrolü ve donanım içeren benzetim testleri
YAKUP EROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilim ve TeknolojiAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜNYAZ ABLAY
- Windows sistemler için ağ dosya sistemi müşteri programı
Network file systems client program for windows systems
İLTER İNANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE HARMANCI
- Giriş çıkış modeline dayalı röle ile kayan kipli denetim
Relay sliding mode control based on the input output model
ŞÖLEN KUMBAY YILDIZ
Doktora
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DEMİRCİOĞLU
- İnsansız araç sistemlerinin matematiksel modellenmesi ve kontrol algoritmalarının geliştirilmesi
Mathematical modeling of unmanned vehicle systems and development of control algorithms
SERKAN BUDAK
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMİL SUNGUR
PROF. DR. AKİF DURDU
- PID tasarımında MDA denklemlerinin geliştirilmesi ve MPPT için yükseltici tip DC-DC çevirici kontrolü
Developing MDA formulations in PID design and DC-DC boost converter control for MPPT
ZEKİYE ERDEM
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN ÖZDEMİR