Mikroişlemci kullanılarak neuro-fuzzy proses kontrol uygulaması
Neuro-fuzzy process control application with using mikrocontroller
Yazar: İBRAHİM ALIŞKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. KAYHAN GÜLEZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bilindi i üzere prosesler, belli girdilerin yine belli kurallar do rultusunda i lenerek istenilençıktıların elde edildi i yapılardır. Do ada kendili inden gerçekle en prosesler de oldu u gibibizim istedi imiz proseslerin gerçekle mesi için ise, genelde zorlamalı yapılar gerekliolmaktadır. Bu durum ise, zorlamalı i lemin gerçekle ebilmesi için prosesin adım adımizlenerek kontrol altında tutulmasını mecbur kılmaktadır. te bu çalı mada da, özellikle atıksuların arıtılıp istenilen PH de erinde do aya geri verilebilmesi için gerekli olan nötrle tirmeprosesine bir örnek te kil edecek olan, asetik asidin (asit) sodyum hidroksit (baz) ilenötralizasyonu prosesinin kontrol altına alınması için gerekli olan kontrolörün geli tirilmesineçalı ılmı tır.Aslında kontrol sistemleri denildi inde akla ilk gelen yapılar; P, PI, PD veya PID kontrolöryapılarıdır. Ancak PH nötralizasyon prosesi gibi nonlineer (lineer olmayan) proseslerinkontrolünde geleneksel kontrol sistemlerinin pek de ba arılı olmadıkları görülmü tür.Son yıllarda yapay zeka ürünü olan kontrol sistemlerinden, bulanık mantık kontrol ve yapaysinir a ları ile geli tirilen kontrol yapıları ön plana çıkmaktadır. Ancak bu iki kontrolyapısının ayrı ayrı kullanılması yerine, her iki kontrolör tipinin de yapılarından kaynaklananüstünlüklerinin birle tirilmesi ile geli tirilen kontrolörlerin ba arımının çok daha yüksekoldu unu bu çalı mada görmek mümkün olacaktır. Özellikle de lineer olmayan sistemlerinkontrolünde, geli tirilen bu yapılar geleneksel kontrolör yapılarına göre çok daha iyi sonuçlarvermi lerdir.Öte yandan geli tirilen bu yeni kontrolörün bilgisayar ba ımlı kullanım ortamındançıkarılabilmesi için ise, mikrokontrolörlerin kullanımı ile sistemin çalı ma ortamında kendiba ına çalı abilmesine olanak sa lanmı olacaktır. Bu sayede de, yapay zeka ürünü olan bukontrolör yapılarının bilgisayara olan ba ımlılı ı ortadan kaldırılarak, kullanım kolaylı ı ilemaliyet dü ürümü sa lanmı olacaktır.Yukarıdaki açıklamalarda göstermektedir ki, bu çalı ma iki ana bölüme ayrılabilir. Birincibölüm, bilgisayar ortamında yapılan Matlab simülasyonlarını içeren ve gerçeklenecek olandonanım tabanlı sisteme model sa layacak olan ana kısımdır. Burada sistemin yapılabilirli iile donanım ortamına aktarım i lemi sırasında kar ıla ılacak olan kilit noktaların tespitiamaçlanmı tır. Ayrıca geleneksel kontrol teknikleri ile kıyaslama için de bir fikir sa lamıolacaktır. Zira bu sistemlerin Matlab'da tasarımı ve simülasyonu oldukça kolay bir ekildegerçekle tirilebilmektedir. kinci ana bölümü ise, donanım tabanlı kontrol sistemi ile yineprosesin matematiksel modelini içeren donanımsal yapılar olu turmaktadır. Bu yapınınba arımı için de, ilk bölümde yer alan simülasyonlar ile kıyaslamalar yapılmı ve tatmin edicisonuçlara ula ılmı tır.Sonuç olarak; bulanık mantık-yapay sinir a ı tabanlı kontrol sistemleri, bilgisayarba ımlılı ından kurtarılarak, kendi ba ına çalı abilen mikrokontrolör tabanlı sistemlereaktarılabilmi tir. Bu sayede de, bu tip kontrol sistemlerinin yaygınla masına bir örnek te kilederek katkı sa lanmı olmaktadır. Öte yandan geleneksel kontrol tekniklerinin, lineerolmayan sistemleri kontrol etmede, yapay zeka ürünü olan kontrol tekniklerine nazaran sonderece ba arısız kaldıkları bu çalı mada bir defa daha görülmü tür.Anahtar kelimeler: Yapay zeka, Bulanık mantık tabanlı kontrol, Yapay sinir a ları, PHnötralizasyon prosesi, Asit (asetik asit), Baz (sodyum hidroksit), Mikrokontrolör.

Abstract:
Certain input arguments are changed by certain operations in processes. There are somenatural processes, which operates by stand alone, but some processes, which is wanted tooperates by us, needs to a controller system and forced power for operating. These typesprocesses need to a controller system, which controlls the operations of process step by stepfor operating truely. In this study, we tried to develop a controller system for taking under thecontroll to acedic acid (acid) and sodium hydroxide (base) pH neutralization process, whichcan be tought a sample of waste water PH neutralization process. In this way, waste water willbe given to nature back again at neutral position.Actually, well known controller systems, which are called conventional controller systems,are P, PI, PD and PID. But conventional controller systems are not successful enough forcontrolling to non-linear systems, which likes PH neutralization process.In a few last year, fuzzy logic controllers and neural network basis controllers, which are builton artificial intellegence basis, are placed first in importance. Instead of using these typescontrollers lonely, dominant aspects of these controllers can be combined in a controller body,that can be seen in this project. According to traditional controller systems, new type oneshave been more succesfull for controlling to non-linear systems.On the other way, we used to microcontrollers, that one of them is running to like a cell of thiscontroller, for transferring neuro-fuzzy controller software from computer to operation area.In this way, we set to free to this controller from computer and now it can operate to standalone in the system. Another assistance of this project to world of controllers is that thesetypes controllers (artificial intelligence based controllers) will be used to more effectivelythan in the past. Because microcontrollers will reduce to cost of artificial intelligence basedcontroller systems.Statements, which are placed rest of writing, make clear that two main parts are placed in thisstudy. The first main part includes Matlab/Simulink workings, which will be basis products ofstudy for hardware system design. With the way of this one, we could find easily to codepoints of the projcect and we could transfer the controller data from computer to hardwareenvironment. And we need to learn that this project is feasibil or not. For the reason of thisone, computer simulations were done. In addition, that conventional control techniques andnew controller will be compared on each other with the way of simulations. We used Matlabfor simulations of the study, because controllers can be projected and simulated easily at thissoft tool. The second main part of project includes hardware components, which constitute tobody of new controller. Finally, simulations and result of hardware runnings were comparedon each other. And successful results were obtained.That results were encountured; -artificial intelligence based controllers were carried fromcomputers to microcontrollers, -in this way, usage of new type controllers will be increased,- well known result, that artificial intellegence based controllers are more succesful than theconventional controllers on controlling to non-linear systems, were encountered again in thisstudy.Keywords: Artificial intellgence, Fuzzy logic control, Neural Networks, PH neutralizationprocess, Acid (acetic acid), Base (sodium hydroxide), Microcontroller.