Bulanık mantık tabanlı sinirsel ağlarla robot kontrolü
Robot control with fuzzy based neural networks
Yazar: ZAFER ORTATEPE
Danışman: PROF. DR. OSMAN PARLAKTUNA
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Kumanda Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Robotik sistemler, endüstride çoğunlukla yüksek hassasiyet gerektiren işlerde kullanılmaktadır. Bu yüzden, robot manipülatörlerinin üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada iki serbestlik derecesine sahip robot kolunun PD, Anfis ve melez anahtarlamalı PD-Anfis kontrol yöntemleri kullanılarak yörünge kontrolü gerçekleştirilmiş ve performans değerlendirilmesi yapılmıştır.

Robot sistemlerinin kontrolü hakkında literatürde bulunan önceki çalışmalar incelenmiş, bu çalışmaların ilgili kısımları teze özel olarak uygulanmıştır. Tasarım yapabilmek için öncelikle robotun ileri kinematik, ters kinematik ve dinamik denklemleri çıkarılmıştır. Hesaplanan kinematik ve dinamik denklemler ile PD robot kontrolü gerçekleştirilmiş, daha sonra Matlab programında bulunan Anfis editörü ile farklı bir kontrolör yaklaşımı uygulanarak PD kontrolör ile Anfis kontrolör karşılaştırılmıştır. Daha sonra Anfis kontrolörün olumlu ve olumsuz yönleri kıyaslanmış ve olumsuz yönlerini yok etmek için farklı bir yaklaşım olarak melez anahtarlamalı PD-Anfis kontrolör yöntemi uygulanmış ve tüm kontrolör yöntemleri için kıyaslama yapılmıştır.

Klasik PD kontrol yöntemi ile sistem sabitleri olan Kp ve Kv değerleri değişmez iken uygulanan yeni yaklaşım ile PD kontrolörün çıkışı Anfis ile eğitilip hata ve hatadaki değişim oranına göre çıkış değerinin ayarlanması sağlanmıştır. Bu sayede PD kontrolöre göre daha az hata oranına sahip ve referansı daha iyi takip edebilen çıkışlar elde edilmiştir.

Abstract:
Robotic systems are mainly used for works requiring high precision in the industry. For this reason, intensive studies are conducted on robot manipulators. In this study, the orbital control of the robotic arm which has two freedom degrees is conducted by using the control methods of PD, Anfis and hybrid PD-Anfis and its performance evaluation is carried out.

The former studies on the control of the robotic systems existing in the literature are examined and the related parts of these studies are carried out dedicatedly to the dissertation. To be able to design, firstly the forward kinematic, inverse kinematic and dynamic equations of the robot are created. The PD robot control is executed using the calculated kinematic and dynamic equations, then the PD controller and Anfis controller are compared according to a different controller approach with the Anfis editor of Matlab software. Thereafter, the positive and negative aspects of the Anfis controller are contrasted and hybrid PD-Anfis controller method is conducted as a different approach and all controller methods are compared to eliminate the negative aspects.

While the system constants Kp and Kv values remain constant with the classic PD control method, the output of PD controller is trained with Anfis with the new method and the output value is adjusted according to the error and the change rate of the error. By this way, outputs which have less error rate and which are able to follow the reference better are obtained.