Hata ve normalize edilmiş ivme bilgisine dayalı pı kontrolör katsayı iyileştirme yöntemi
Improvement of pi controller parameters based on error and normalized acceleration information
Yazar: AYSEL ABALI
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM EKSİN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: PI denetleme = PI control

Özet:
Bu çalışmanın amacı klasik PI kontrolör katsayılarının iyileştirilmesine yönelik bir ayarlama mekanizması geliştirmektir.Klasik PI ve PID kontrolörler basit bir yapıya sahip olmaları ve sistemlere kolay uygulanabilirlikleri sebebiyle endüstride yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Bu tip kontrolörlerin pek çok alanda yaygın olarak kullanılması çeşitli ve daha dayanıklı tasarım yöntemlerinin geliştirilmesini gerekli kılmıştır. Ayrıca, belirlenen kontrolör parametrelerinin ayarlanması için çeşitli stratejiler önerilmiştir. Yapılan çalışmada, PID kontrolörler ve Ziegler Nichols PID kontrol basamak yanıtı ve frekans yanıtı tasarım yöntemleri incelenmiştir ve literatürde, Ziegler Nichols tasarım yöntemi ile belirlenen kontrolör parametrelerini iyileştirmek amacıyla geliştirilmiş bir yöntem olan Arttırılmış Ziegler Nichols katsayı ayarlama yöntemi ele alınmıştır.Bu çalışma ile temel olarak; ayarlama mekanizması, sistem hatası ve normalize edilmiş ivme değişkenlerinin giriş olarak kullanılması ile tasarlanmıştır. Normalize edilmiş ivme sistem yanıtı hakkında göreceli hız bilgisini sağlar. Buna ek olarak, hata ve hatanın değişimi değerleri kullanılarak konum ve sistem yanıtının referans değerine ?yaklaşım? ya da referans değerinden ?uzaklaşım? davranışı belirlenmiştir. Konum ve sistem yanıtının ?yaklaşım? ya da ?uzaklaşım? davranışına bağlı olarak ayarlama mekanizmasının fonksiyonu belirlenmiştir. Daha sonra, uygun ayarlama mekanizması kullanılarak kontrolör parametreleri çevrim içi güncellenmiştir.Geliştirilen mekanizma ilk olarak Ziegler Nichols yöntemleri ile belirlenen kontrolör parametrelerini ayarlamak için kullanılmış, aşımlı ve salınımlı yanıtlar iyileştirilmiştir. İkinci olarak ayarlama mekanizması çok sönümlü veya yavaş sistem yanıtları sağlayan kontrolör katsayılarını iyileştirmek amacıyla yeniden düzenlenmiştir. Önerilen yöntemin başarımı, Ziegler Nichols Ayarlamalı PI Kontrol ve Arttırılmış Ziegler Nichols Ayarlamalı PI Kontrol yöntemlerinin sistem yanıtları ve kontrol çıkışları ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin hem basamak hem de bozucu girişlerine karşı daha iyi bir yanıt sağladığı gözlenmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to develope an auto-tuning mechanism for improvement of the coefficients of conventional PI controllers.Conventional PI and PID controllers are widely used in industry due to their simple structures and easy imlementations. The widely use of these type of controllers in numerous fields, made it necessary to develop various and more robust design methodologies. Moreover, various strategies are proposed for fine tuning of the determined parameters. In this study, PID controllers and the Ziegler-Nichols PID controller design methods based on the step response and the frequency response are investigated and a Augmented Ziegler Nichols coefficient tuning method which is developed in the literature for the aim of improving Ziegler Nichols tuned controller parameters is discussed.Basically, in this study, auto tuning mechanism is designed by using system error and normalized accelaration as inputs. The normalized accelaration provides a relative rate information about the system response. Moreover, using the values of the error and the change of the error, position and ?approach? or ?drift apart? nature of the system response is determined. According to this position and ?approach? or ?drift apart? nature of the system response the function of the auto tuning mechnasim is determined. Then, the controller gains are updated in an online fashion using the appropriate auto tuning mechanism.The proposed mechanism is firstly used for finetuning the controller gains determined due to Ziegler Nichols methods where oscillatory and overshooting responses are ameliorated. Secondly, the tuning mechanism is reformulated to finetune the controller gains which produces over damped or sluggish system response. Performance of the proposed method is compared with the system response and control outputs of Ziegler Nichols Tuned PI Control and Augmented Ziegler Nichols Tuned PI Control methods. The proposed method provide a better response for both step and disturbance inputs.