Sezgisel PID kontrolör tasarımı ve DC motor simülasyonu
Metaheuristic PID controller design and simulation of DC motor
Yazar: ABDULMUTALİP YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. SONER ÖZGEN ; PROF. DR. ERKAN TANYILDIZI
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Optimizasyon problemlerin çözümünde farklı teknikler kullanılmaktadır. Bu tekniklerden biri olan metasezgisel optimizasyon algoritmaları karmaşık mühendislik problemlerin çözümünde yaygın olarak tercih edilmektedir. Literatürde bulunan bir optimizasyon algoritması her mühendislik problemi için en ideal çözümü gerçekleştirememektedir. Bu nedenle bir problemin en ideal çözümü bulmak için farklı optimizasyon algoritmasının gerçekleştirilmesi ile bulunabilir.
Bu çalışmada endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak PID kontrolörün parametreleri klasik matematiksel yöntem yerine sezgisel PID kontrolör tasarımı yapılmış ve literatürde bulunan DC motorun özellikleri transfer fonksiyonuna uygulanmıştır. Meta sezgisel optimizasyon algoritmaları olarak Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO), Gri Kurt Optimizasyon(GWO), Atom Arama Optimizasyon (ASO) ve Harris Şahinleri Optimizasyon (HHO) tercih edilmiştir. Bu optimizasyon algoritmalarının aynı koşullarda IAE, ISE, ITAE ve ITSE uygunluk fonksiyonu kriterine göre hesaplanan PID parametrelerinin performans değerleri algoritmalar için kendi aralarında ve klasik yöntemlerden Ziegler – Nichols (ZN) birim basamak cevabı yöntemine göre karşılaştırılması yapılmıştır. IAE, ISE, ITAE ve ITSE uygunluk fonksiyonu kriterine göre yapılan çalışmalarda meta sezgisel algoritmalar ZN yöntemine göre daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. ITSE uygunluk fonksiyonu kriterine göre yapılan çalışmalarda algoritmaların diğer uygunluk fonksiyonlarına göre daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. IAE ve ITSE uygunluk fonksiyonuna göre yapılan çalışmada PSO algoritması, ISE ve ITAE uygunluk fonksiyonuna göre yapılan çalışmada ise HHO algoritmasının daha iyi değerlere ulaştığı görülmektedir.

Abstract:
Different techniques are used to solve optimization problems. Metaheuristic optimization algorithms, one of these techniques, are widely preferred in solving complex engineering problems. An optimization algorithm in the literature cannot realize the ideal solution for every engineering problem. For this reason, it can be found by performing different optimization algorithms to find the most ideal solution to a problem.
In this study, the parameters of the PID controller, which are common in industrial applications, were designed instead of the classical mathematical method, and the characteristics of the DC motor in the literature were applied to the transfer function. Particle Swarm Optimization (PSO), Gray Wolf Optimization (GWO), Atom Search Optimization (ASO) and Harris Hawks Optimization (HHO) were preferred as metaheuristic optimization algorithms. The performance values of the PID parameters calculated according to the IAE, ISE, ITAE and ITSE fitness function criteria of these optimization algorithms under the same conditions were compared among themselves for the algorithms and according to the Ziegler – Nichols (ZN) unit step response method, which is one of the classical methods. In studies conducted according to IAE, ISE, ITAE and ITSE fitness function criteria, it was seen that metaheuristic algorithms gave better results than the ZN method. In studies conducted according to ITSE fitness function criteria, it has been seen that algorithms give better results than other fitness functions. It is seen that the PSO algorithm in the study performed according to the IAE and ITSE fitness function, and the HHO algorithm in the study carried out according to the ISE and ITAE fitness function reach better values.