Bir operatörsüz vinç için PID ve genetik algoritma temelli minimum salınımlı konum kontrolü
A pid and genetic algorithm based position control with minimum swing for an overhead crane with no operator
Yazar: ONUR YAĞSAN
Danışman: Y.DOÇ.DR. ŞEREF NACİ ENGİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Ağır nesnelerin taşınmasında en çok kullanılan yapılardan biri olan vinçler genellikleoperatörler tarafından manuel olarak kontrol edilmektedirler. nsana dayalı bu kontrolyönteminde, halatlara bağlı cisimler üzerinde istenilmeyen salınımlar oluşmakta, bu daetraftaki diğer cisimler hatta çalışanların hayatları için büyük bir risk teşkil etmektedir.Bu çalışmada iki farklı kontrol yöntemi ile kontrolcü tasarlanarak, minimum salınımlıpozisyon kontrolü amaçlanmıştır. Örnek olarak tepe vinç (overhead crane) sistemi alınıpsistem modelleri ve karakteristikleri çıkarılmış ve sistemin transfer fonksiyonu elde edilmiştir.s domeni, zaman ve frekans domenlerinde kontrol sistemleri kısaca anlatılarak PIDkontrolörler ve Genetik Algoritmalar hakkında ayrıntılı bilgiler verilmiştir.Kontrolcü olarak klasik PID kontrolörler ve Genetik Algoritmalar seçilerek her 2 kontrolcüteker teker sisteme uygulanmış ve sistem cevapları elde edilmiştir. Öncelikle PIDkontrolörlerden Ziegler-Nichols metodu ile katsayılar (Kc, Ti, Td-Kp, Ki, Kd) bulunmuş vesisteme uygulanarak çıktılar elde edilmiştir. Bu işlemler önce Matlab komut satırlarıylaçıkarılmış daha sonra bir simulasyon ile sonuçlar elde edilmiştir.En iyinin hayatta kalması prensibine dayanan Genetik Algoritmalar, ISE (toplam kareselhatanın integrali) performans indeksi kullanılarak sisteme uygulanmış ve hatayı minimumyapan katsayılar bulunarak çıkış grafikleri elde edilmiştir. Son olarak her iki yöntemle yapılanMatlab çalışmaları ve simulasyonlar sonucunda elde edilen grafiklerden sonuçlar çıkarılmış,sonuçlar ve karşılaştırması tezin bitiminde ele alınmıştır. Matlab komut satırları açıklanarakteze eklenmiştir.Anahtar kelimeler: Tepe vinci, kontrol sistemleri, PID kontrolörler, Genetik Algoritmalar,Matlab, Simulink

Abstract:
The cranes, which are the mostly used tools for transporting heavy loads, are generallyoperated manually. This causes unwanted oscillatory movement of the load, so constitutesdanger to surroundings and workers.In this work, we intended to get the desired position with minimum oscillation of the load byusing two different control methods. We deal with widely used crane construction: theoverhead crane. We obtained system models, system characteristics and the transfer function.Control designs in s-domain, time domain and frequency domain are presented. PIDcontrollers and Genetic Algorithms are explained in detail.PID controllers and genetic algorithms are chosen as controllers and by taking intoconsideration of those two controllers; the system responses obtained for each. First we foundcoefficients (Kc, Ti, Td - Kp, Ki, Kd) by using Ziegler-Nichols method. The computedcoefficients were used for system and obtained outputs. These processes are obtained fromMatlab command lines and simulation.Genetic algorithms, whose main principle is ?only the best survive?, are applied to the systemby using ISE performance index and the coefficients, which produce minimum error, areobtained. After all simulations were done; conclusions were drawn based on responses of thesystem to PID and genetic algorithms methods. Conclusions and comparisons are dealt with atthe end of the thesis. The Matlab command lines added to the thesis with explanations.Keywords: Overhead crane, control systems, PID controllers, Genetic Algorithms, Matlab,Simulink