Alan yönlendirmeli asenkron motorun bulanık kayan kip ve genetik kayan kip konum kontrolü
Fuzzy sliding mode control and genetic sliding mode control for position of vactor controlled induction motors
Yazar: METİN DEMİRTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM ŞENOL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Asenkron motorlar = Induction motors ; Bulanık mantık = Fuzzy logic ; Genetik algoritmalar = Genetic algorithms ; Kayan kipli denetim = Sliding mode control

Özet:
Skaler kontrol yöntemleri, fiyat bakımından asenkron motorlar için uygun olmasına rağmen, kötü bir karakteristiğe sahiptirler ve inverter-motor performansım da kısıtlamaktadırlar. Bu kısıtlamalar alan yönlendirmeli kontrol (vektör kontrol) kullanıldığında ortadan kalkmaktadır. Genel olarak alan yönlendirme yönteminin dezavantajı, motorda hız veya akı sensörlerinin bulundurulmasıdır. Alan yönlendirmeli kontrol teknikleri dolaylı (indirekt ) ve doğrudan (direkt) olmak üzere iki grupta sınıflandırılabilir. Bu tezde, matematiksel sistem modeli olarak sincap kafesli asenkron motorun d-q modeli kullanılmıştır. Moment ve akıyı bağımsız olarak kontrol edebilen vektör bileşenleri, stator akımının senkron olarak dönen isq ve İsa bileşenleridir. Simülasyon programı bu modele dayanılarak hazırlanmıştır. Kontrolör olarak kullanılan Kayan Kip Kontrol (KKK) sistemi, Değişken Yapılı Kontrol (DYK) sistemi olarak bilinmektedir. DYK dizaynı genellikle çarpma ve kayma fazı olarak iki kısımdan oluşmaktadır, önce sistem bir geri besleme kuralıyla anahtarlama yüzeyine doğru yönlendirilmekte ve sonra kayan kip oluşturulmaktadır. Sistem durumları kayan kipe girdiğinde, sistemin dinamiği bu kayma yüzeyinin belirlenmesiyle bulunmaktadır. Motor kontrolü, robot manipülatörleri ve belirsiz sistemler gibi değişken yapılı sistemler, modern doğrusal olmayan sistem kontrolünde önemli bir yer tutmaktadır. Bununla birlikte, gerçel kontrolörlerle gerçekleştirilemeyen kontrol sınırları arasında birçok anahtarlamanın gerçekleşmesi gibi bazı problemler vardır. Bu problemin üstesinden gelmek için, anahtarlama yüzeyinin komşuluğunda ince bir sınır tabaka oluşturulur. Böylece süreksizlik kaldırılmış olur. Bu sınır tabaka bir doyma fonksiyonuyla elde edilebilir fakat sınır tabakanın oluşturulması halinde sürekli hal hataları da oluşabilmektedir. KKK teorisinde bahsedilen sınır tabaka problemi, bulanık mantık ile giderilebilir. Bulanık- kayan kip kontrol, bulanık mantık ve değişken yapılı sistem teorilerinin birleşimidir. Bulanık mantığın temel özelliği, klasik kontrol teorisine ve bir uzman deneyimine dayalı olmasıdır. Genetik Algoritmalar (GA), birçok genin kodlu olarak birleşmiş kromozomundan oluşmaktadır ve sahip olduğumuz genetik yapıdaki koda benzerlik gösteren bir yapıya dayanmaktadır. GA'da temel işlemler üreme, çaprazlama ve mutasyon olarak üç kısımdan oluşmaktadır. Bu çalışmada, dolaylı alan yönlendirmeli asenkron motora, önce sınır tabakalı kayan kip kontrolörü, sonra bulanık-kayan kip ve genetik-kayan kip kontrolörleri uygulanmış ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Tezde yapılan simülasyon çalışmaları MATLAB programıyla gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Asenkron motor, kayan kip kontrol, bulanık mantık, genetik algoritmalar

Abstract:
Eventhough scalar control methods for induction motor control have cheap price, they have poor characteristics and restrict inverter-motor performance. These restrictions disappear when field orientation is used. Generally, a disadvantage of field orientation method is the necessity of speed or flux sensor on the motor. Vector control techniques is classified in two groups as indirect and direct methods. In this thesis, a mathematical d-q model for squirrel cage induction motor has been used. The synchronously rotating vector components of stator current isq and W controls independently the torque and rotor flux, respectively. Simulation program has been prepared basing on the model. Sliding Mode Control (SMC) system used as controller is also known as variable structure control system. The design of variable structure controller generally consists of two steps which are hitting and sliding phases. Firstly, the system is directed towards a switching surface by a feedback control law, then sliding mode occurs. When the system states enter the sliding mode, the dynamic of the system are determined by the choice of sliding surface. Variable structure systems such as motor control, robotic manipulators and indefinite systems have an important place in the control of modern non-linear system. However, there are some difficulties such as existing many switches between the control bounds, which can not be realized by real controllers. A thin boundary layer neighbouring the switching surface is occurred to overcome this problem. Hence, the discontinuity is eliminated. The boundary layer can be achieved by a saturation function. However, introducing boundary layer, steady- state errors may occur. The mentioned problem in sliding mode control theory can be compensated with fuzzy logic principles. Fuzzy-sliding mode control combines fuzzy logic and variable structure system theories. The main property of fuzzy logic is being based on classical control theories and the experiences of human-being. Genetic algorithm (GA) is based on an analogy to the genetic code in our own DNA (deoxyribonucleid acid) structure, where its coded chromosome is composed of many genes. In GAs, there are three basic operators which are reproduction, crossover and mutation. In this study, firstly, boundary layer sliding mode controller and then fuzzy-sliding mode controller and genetic sliding mode controller are applied to the indirect vector controlled induction motor. Successful results are obtained. Simulations used in this thesis are performed by using MATLAB and results are compared with each other. Keywords: Induction motor, sliding mode control, fuzzy logic, genetic algorithms.