Su altı araçlarının hareket kontrol sisteminde denetleyici katsayılarının parçacık sürü optimizasyonu ile belirlenmesi
Determination of controller coefficients in the motion control system of underwater vehicles with particle swarm optimization
Yazar: ZAHİDE NUR ŞENCAN
Danışman: DOÇ. DR. MURAT LÜY
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
İnsansız denizaltı araçları (İDA'lar), su altı görevlerini yerine getirmek için yaygın olarak kullanılan yarı otonom ya da otonom robotlar olarak geliştirilmiş ve yüksek teknolojili parçalarla tasarlanmış denizaltı araçlarıdır. Bu çok yönlü akıllı araçlar, çevresel anlamlandırma, karar alma ve etkili hareket yetenekleri gibi özellikleri bünyesinde barındırır. 
Otonom denizaltı araçları, su altı görevlerini etkin bir şekilde yerine getirmek amacıyla geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Teknoloji ile güçlendirilmiş insansız denizaltı araçları deniz tabanı keşfi, haritalama faaliyetleri, su altında boru hatları döşeme işlemleri, bilimsel araştırmalar ve askeri operasyonlar gibi görevlerde kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra, geleneksel insanlı denizaltı araçlarının yaptığı gibi yakıt taşıma veya akü şarjı gibi işlevleri de yerine getirebilirler. Çevresel zorluklar, sistem kısıtlamaları ve iletişim problemleri nedeniyle İDA'ların yörünge takibi ve hız kontrolü gerçekleştirmesi zorlu olabilir. Bu nedenle, İDA'ların hareket sistemini yönetmek amacıyla dinamik özelliklere dayalı kontrol modelleri kullanılarak PID denetleyici ile servo motor hızının kontrol edilmesi hedeflenmiştir. MATLAB/Simulink platformunda, PID denetleyici parametreleri başlangıçta Ziegler-Nichols yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Daha sonra ise Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) kullanılarak bu katsayılar optimizasyon ile elde edilmiştir. Bu yaklaşımın, referans hızına yaklaşma, salınımları bastırma ve kontrol stabilizesi gibi hedefleri sistem içinde değerlendirilmiştir.

Abstract:
Autonomous unmanned underwater vehicles (AUVs), commonly used for underwater missions, are developed as semi-autonomous or autonomous robots equipped with advanced technological components, designed for underwater operations. These versatile intelligent vehicles encompass features such as environmental sensing, decision-making, and effective mobility.
Autonomous underwater vehicles have a wide range of applications in effectively carrying out underwater tasks. Technologically enhanced unmanned surface vehicles  are utilized in tasks such as surface and seabed exploration, mapping activities, underwater pipeline installations, scientific research, and military operations. Moreover, they can also perform functions like fuel transportation or battery charging, similar to the tasks performed by traditional crewed submarines. However, due to environmental challenges, system limitations, and communication problems, AUVs may face difficulties in trajectory tracking and speed control. For this reason, the objective is to oversee the movement system of AUVs utilizing control models that rely on dynamic attributes, aiming to attain precise control over servo motor speed using a PID controller. Within the MATLAB/Simulink platform, initial computation of PID controller coefficients follows the Ziegler-Nichols method, followed by further refinement using Particle Swarm Optimization (PSO). The effectiveness of this approach in terms of approaching the reference speed, suppressing oscillations, and ensuring control stability is evaluated within the system.