Bakış hattı stabilizasyonu için bulanık mantık tabanlı denetleyici tasarımı
Fuzzy logic based controller design for line of sight stabilization
Yazar: EMRAH ŞAPLA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ JANSET DAŞDEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Hedef takibinde, görüntü elde etmede veya daha farkı kontrol amaçları için kullanılan faydalı yüklerin görevlerini başarılı bir şekilde yerine getirebilmeleri için bağlı oldukları platformun hareketlerinden etkilenmemeleri gerekmektedir. Bu amaç doğrultusunda hareketli platformlar üzerine yerleştirilen faydalı yükün bakış hattını sabitlemek veya istenilen doğrultuda hareket ettirmek için uygun denetleyici tasarımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Literatürde genellikle gimbal sistemleri olarak karşımıza çıkan bu tür stabilizasyon sistemleri, konumlandırıldığı platforma ve işlevine bağlı olarak farklı yapılarda tasarlanabilmektedir. 
Bu tez çalışmasında, hareketli platformlar üzerinde yer alan faydalı yüklerin bakış hattı stabilizasyonu için kullanılan gimbal sistemlerine ait bulanık PID tipi denetleyici tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada iki eksenli gimbal sisteminden yararlanılmış ve eksenlerin hareket noktalarına bağlı olan fırçasız doğru akım motorlarının kontrolü sağlanmıştır. Gimbal sistemi eksenlerinin birlikte hareket etmesiyle oluşan çapraz kuplaj (cross coupling) etkisi göz önüne alınmıştır. Gimbal sistemindeki statik ve dinamik yük dengesizlikleri de tasarıma dahil edilmiştir. Faydalı yük ve jiroskop iki eksenli gimbalin iç ekseninde yer almaktadır. Azimut ve yükselme eksenlerine ait açısal hızlar jiroskop üzerinden elde edilmiş ve bu açısal hızlar faydalı yükün bakış hattı stabilizasyonunu sağlamak için denetleyici mekanizmasına geri besleme olarak verilmiştir. Tasarlanan aralık değerli Tip-2 TSK bulanık PID kontrol sistemine (AT2-BPID) ait sonuçlar, Tip-1 bulanık PID kontrol sistemi (T1-BPID) ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Farklı bulanık kontrol kural sayıları ile oluşturulan denetleyicilerin performansları ve uygulanabilirlikleri Matlab™/Simulink™ ortamında yürütülen benzetim çalışmaları ile gösterilmiştir.

Abstract:
Sensor mechanisms that are used for target tracking, image acquisition or other control purposes should not be affected by the movements of the platform to which they are connected in order to perform their tasks successfully. For this purpose, suitable controller designs are needed to provide the line of sight stabilization of the sensor placed on the moving platforms. Such stabilization systems, which are generally referred to as gimbal systems in the literature, can be designed in different structures depending on the platform and their functions.
In this thesis, two axis gimbal system has been utilized and a new fuzzy PID type controller design for a gimbal system used for stabilization of line of sight of payload located on a mobile platform are presented.   Control of brushless direct current motors connected to the axes' motion points has been achieved using these proposed control mechanisms. During the design of the control structure, the cross-coupling effect caused by movement of the gimbal system axes, static and dynamic load unbalances have been considered. The sensor payload and gyroscope are located on the inner gimbal of two-axis gimbal system. The angular velocities of the azimuth and elevation axes are obtained form the gyroscope and these angular velocities are provided as feedback to the controller mechanism to ensure the line of sight stabilization of the payload. The stabilization loops have been constructed using the proposed fuzzy PID type control mechanisms. The results of the Interval Type-2 TSK fuzzy PID control system (IT2-FPID) have been compared with the results obtained with Type-1 TSK fuzzy PID (T1-FPID) counterpart. The performance and the feasibility of the proposed control  mechanisms with different number of fuzzy control rules were illustrated by simulation studies carried out on Matlab ™ / Simulink ™ environment.