Denge optimizasyon algoritması temelli kesir dereceli PID kontrol ile fırçasız DC motor kontrolü
Equilibrium optimizer based fractional order PID control design for brushless DC motor control
Yazar: ALİ TEMİR
Danışman: DOÇ. DR. BURHANETTİN DURMUŞ
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Oransal-İntegral-Türevsel (PID) kontrolün ana zorlukları, zayıf kontrol cevabına yol açan ani ayar noktası değişiklikleri ve parametre değişiklikleridir. Bu kontrol ünitesinin yerine Kesir Dereceli PID (FOPID) olarak bilinen benzer bir kontrol ünitesi kullanılabilir. Ancak FOPID 'nin integral ve türev dereceleri geleneksel PID'den farklıdır ve bu farklılık, geçici durumda sistemin performansını artırmaktadır. FOPID katsayılarının belirlenmesinde, mümkün olan en iyi performansı elde etmek için optimizasyon algoritmaları da dahil olmak üzere çeşitli metodolojiler kullanılmaktadır. Bu tezde, fırçasız DC (BLDC) motor hız kontrolü için FOPID tasarımı gerçekleştirilmiştir. Kontrolör parametrelerini belirlemek için Denge Optimizasyon Algoritması (EO) önerilmiş ve algoritmanın performansı, Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO), Diferansiyel Gelişim Algoritması (DE) ve Altın Çakal Optimizasyon (GJO) algoritmalarıyla karşılaştırılmıştır. Algoritmaların performansı mutlak hatanın toplamı (ITAE), yerleşim süresi (Ts) ve maksimum aşım seviyeleri (Mp) üzerinden değerlendirilmiştir. Sonuçlar hem tablosal hem de grafiksel olarak sunulmuştur. 25 bağımsız denenemeden elde edilen sonuçlar, önerilen algoritmanın (EO) diğer algoritmalara kıyasla tepki süresi, aşım ve daha düşük kararlı hal hatası elde etme bakımından daha iyi sonuç vermiştir.

Anahtar Kelimeler: PID, FOPID, BLDC Motor, DE, PSO, GJO, EO.

Abstract:
The main challenges of Proportional-Integral-Derivative (PID) control are sudden set-point changes and parameter changes that lead to poor control response. This controller can be replaced by a similar controller known as Fractional Order PID (FOPID). However, the integral and derivative degrees of FOPID are different from the traditional PID, and this difference improves the performance of the system in the transient state. Various methodologies are used in the determination of FOPID coefficients, including optimization algorithms, to obtain the best possible performance. In this thesis, FOPID design has been realized for brushless DC motor (BLDC) speed control. Equilibrium Optimization Algorithm (EO) is proposed to determine the controller parameters and the performance of the algorithm is compared with Particle Swarm Optimization (PSO), Differential Enhancement (DE) and Golden Jackal Optimization (GJO) algorithms. The performance of the algorithms was evaluated in terms of sum of absolute error (ITAE), settling time (Ts), and maximum overshoot (Mp). The results are presented both tabular and graphically. The results obtained from 25 independent trials showed that the proposed algorithm (EO) gave better results in terms of response time, overshoot and lower steady-state error compared to other algorithms.

Keywords: PID, FOPID, BLDC Motor, DE, PSO, GJO, EO.