Esnek sistemlerin artık titreşim kontrolü için girdi şekillendirici tasarımı ve çok amaçlı optimizasyonu
Input Shaping Design and Multi-Objective Optimization for Residual Vibration Control of Flexible Systems
- Tez No: 988949
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇAĞLAR CONKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, esnek mekanik/robotik sistemlerde hızlı ve hassas konumlandırma sırasında ortaya çıkan artık titreşimleri bastırmak için, sikloid–rampa–rampa versin (CPRVPR) tabanlı yumuşak referans profilini sıfır titreşim (ZV, ZVD, ZVDD) girdi şekillendiricileriyle bütünleştiren gürbüz bir komut şekillendirme yaklaşımı önermektedir. Oluşturulmuş ön-komutlar iki tamamlayıcı çok amaçlı fonksiyon ile optimize edilmiştir. Birinci tasarım çerçevesinde, Titreşimli Parçacıklar Sistemi (VPS) algoritması kullanılmış ve Ekstra Duyarsız (EI) şekillendiricinin gürbüzlük kısıtları gözetilerek gürbüzlük–seyahat süresi arasındaki ilişki (duyarsızlık verimi) geliştirilerek nihai komut profili elde edilmiştir. İkinci tasarım ise Genetik Algoritma (GA) ile seçilen özel titreşim frekanslarında artık titreşim tam sıfırlanmış, bu frekanslar arasında kalan bölgelerde ise artık titreşim %10 eşik değerin altında sınırlandırılmıştır. Önerilen yöntemler, Quanser sarkaç tipi vinç düzeneğinde deneysel olarak doğrulanmıştır. Elde edilen hassasiyet eğrileri ve hassasiyet yüzeyleri, parametre belirsizliklerine karşı duyarsızlığı ortaya koymaktadır. Sonuçlar, 15 yaygın şekillendirici ile yapılan karşılaştırmalarda, gürbüzlük/performans açısından anlamlı kazanımlar elde edildiğini göstermektedir. Önerilen yaklaşımların hareket profilleri, ZV, ZVD, ZVDD, EI, 2H-EI, 3H-EI, MISZV ve MISZVD gibi klasik girdi şekillendiricilerde olduğu gibi darbe dizileri yerine, yumuşak hareket profillerine sahiptir. Bu sayede ani ivmelenme ve ani frenleme talepleri azaltılmıştır. Böylece aktüatör ve mekanik bileşenlerde aşırı zorlanma, aşınma ve yorulma risklerinin önüne geçilerek endüstriyel uygulamalara uygun çözüm sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis proposes a robust command-shaping approach to suppress residual vibrations that arise during fast and precise positioning of flexible mechanical/robotic systems. The approach integrates a Cycloid–Ramp–Ramped Versine (CPRVPR)-based smooth reference profile with zero-vibration (ZV, ZVD, ZVDD) input shapers. The generated pre-commands are optimized using two complementary multi-objective formulations. In the first design framework, the Vibrating Particle System (VPS) algorithm is employed. By incorporating the robustness constraints of the Extra-Insensitive (EI) shaper, the robustness–travelling time trade-off is enhanced through improving the efficiency of insensitivity, yielding the final command profile. In the second design framework, a Genetic Algorithm (GA) is used to fully eliminate residual vibration at selected vibration frequencies, while constraining the residual vibration below a 10% threshold in the regions between these frequencies. The proposed methods are experimentally validated on a Quanser pendulum-type crane setup. The resulting sensitivity curves and sensitivity surfaces demonstrate insensitivity against parameter uncertainties. Comparative evaluations with 15 widely used shapers indicate meaningful improvements in robustness and overall performance. Unlike classical input shapers (e.g., ZV, ZVD, ZVDD, EI, 2H-EI, 3H-EI, MISZV, and MISZVD) that rely on impulse sequences, the proposed approaches generate smooth motion profiles. Consequently, demands for sudden acceleration and braking are reduced, helping to mitigate excessive stress, wear, and fatigue in actuators and mechanical components, and providing a solution suitable for industrial applications.
Benzer Tezler
- Esnek sistemlerin kontrolü için yapay zeka teknikleri ile girdi şekillendirici tasarımı
Designing of input shaping using artificial intelligent techniques for flexible systems
HASAN HÜSEYİN BİLGİÇ
Doktora
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAPICI
PROF. DR. HAKAN YAVUZ
- Residual vibration control of manipulators with trapezoidal velocity profile actuations
Trapez hız profili ile hareket ettirilen manipülatörlerde artık titreşimlerin kontrolü
ŞAHİN YAVUZ
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİRA KARAGÜLLE
- Optimal structural control using Wavelet-based algorithm
Wavelet yaklaşımını içeren LGR tekniği ile yapıların optimal kontrolu
MAHDİ ABDOLLAHİRAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ÜNAL ALDEMİR
- Vinç sistemlerinde görüntü işleme tekniği ile salınım incelenmesi ve giriş şekillendirici denetim
The investigation of vibration with image processing technique at the crane systems and input shaping control
SEÇKİN KARASU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN
DOÇ. DR. SIRRI SUNAY GÜRLEYÜK
- Model reference input shaped neuro-adaptive sliding mode control of gantry crane
Model referans girişi şekillendirildi nöro-uyarlamalı kayan kipli gezer köprülü vinç kontrolü
MOHAMMED ABDO AHMED SAAD AL-BALTA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAPRAK YALÇIN