Dört kol mekanizmalı mekatronik bir sistemin akıllı yöntemlerle kontrolü
Control of a mechatronic system containing a four bar mechanism by using intelligent methods
Yazar: GONCA ÖZMEN KOCA
Danışman: PROF. DR. Z. HAKAN AKPOLAT ; YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÖZDEMİR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bulanık denetim algoritmaları = Fuzzy control algorithms ; Kayan kipli denetim = Sliding mode control ; Mekanizmalar = Mechanisms

Özet:
Bu tez çalışmasında bir serbest uyartımlı doğru akım motoru ile sürülen dört kol mekanizmasının krank açısal hızının akıllı ve dayanıklı yöntemlerle kontrolü gerçekleştirilmiştir. Motora bağlı olan krank döndüğü zaman atalet etkisinden dolayı krank açısal hızında periyodik dalgalanmalar gözlenir. Mekanizmanın tasarımında zamanlama gerekliliğinden dolayı krank hızının sabit olması gerekir. Bu çalışmanın amacı krank hızında oluşan salınımları minimuma indirgemektir.Krank açısal hızındaki salınımların azaltılması yönünde belirsizlikleri modellemede tercih edilen bulanık mantığın kullanılmasının uygun olacağı düşünülmüştür. Bulanık kümeler için kesin üyelik derecesinin bulunmasının zor olduğu durumlarda Tip-2 bulanık mantık tercih edilir. Tip-2 bulanık mantığın belirsizlikler ve parametre değişimlerine karşı etkinliği sayesinde iyi bir kontrol performansı elde edilebilir. Hem belirsizliklere karşı etkili bir yapı, hem de basit bir algoritma oluşturmak için Tip-2 Bulanık Mantık, Kayma Kipli Kontrol tekniğiyle birlikte kullanılmıştır. Giriş ölçüm belirsizliklerini de modellemek amacıyla yeni bir Nonsingleton Tip-2 Bulanık Kayma Kipli Kontrol yöntemi geliştirilmiştir. Yapılan benzetim çalışmalarına göre, kontrol performansı yönünden en iyi sonucu Nonsingleton Tip-2 Bulanık Kayma Kipli Kontrol yapısı vermiştir. Ancak Nonsingleton Tip-1 ve Nonsingleton Tip-2 Bulanık Kayma Kipli Kontrol yöntemlerinin ikisinin de kontrol performansı yüksektir. Bu iki yöntemin yüzdelik hata değerleri ve mutlak hataları arasındaki fark çok küçük değerler olduğundan uygulamada çok anlamlı değildir. Bu amaçla endüstriyel uygulamalar açısından bakıldığında, daha basit bir kontrol algoritması için Nonsingleton Tip-1 Bulanık Kayma Kipli Kontrol yapısının kullanılmasının uygun olacağı kanaatine varılmıştır. Bu farklı denetim yapılarının avantaj ve dezavantajları benzetim ve deneysel çalışmalarla ortaya koyulmuştur. Önerilen kontrol yönteminin etkinliğini gösteren benzetim ve deneysel sonuçlar verilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the intelligent and robust crank angular speed control of a four-bar mechanism driven by a externally excited DC motor is implemented. When the crank coupled with the motor rotates, the crank angular speed also changes periodically because of the changes in inertia forces of the rigid links. Due to the timing requirement, a constant crank angular speed is essential. The purpose of this study is to reduce angular speed fluctuations of the crank.It is thought that the use of fuzzy logic preferred for modeling the uncertainties in order to reduce the angular speed fluctuations of the crank is appropriate. Type-2 fuzzy logic is preferred where it is difficult to determine an exact membership function for a fuzzy set. A good control performance is obtained with type-2 fuzzy logic due to its effectiveness on nonlinearities and parameter variations. Type-2 fuzzy logic and Sliding Mode Control are combined to obtain both a simple algorithm and an effective structure against uncertainties. A new Nonsingleton Type-2 Fuzzy Sliding Mode Control method is developed to model also the input measurement uncertainties. The best results according to control performance are obtained using Nonsingleton Type-2 Fuzzy Sliding Mode Control structure for simulation studies. However, the control performances of both Nonsingleton Type-1 and Nonsingleton Type-2 Fuzzy Sliding Mode Control are superior. The error percentage and the difference between the absolute error values of these methods are very small so that it is not meaningful in the practice. For this purpose, as far as the industrial applications are concerned, it is thought that the use of Nonsingleton Type-1 Fuzzy Sliding Mode Control is suitable in order to have a simpler control algorithm. The advantages and disadvantages of these control structures are presented with simulation and experimental studies. The simulation and experimental results showing the effectiveness of the proposed control method is illustrated.