Mekanik salınımların azaltılmasında giriş işaretini şekillendirme ve güvenilir denetim geliştirme
Input shaping for reducing mechanical vibrations and developing robust control
Yazar: ŞEFİK CİNAL
Danışman: Y.DOÇ.DR. SIRRI SUNAY GÜRLEYÜK
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZETYüksek Mühendislik TeziMEKANİK SALINIMLARIN AZALTILMASINDA GİRİŞ İŞARETİNİŞEKİLLENDİRME VE GÜVENİLİR DENETİM GELİŞTİRMEŞefik CİNALZonguldak Karaelmas ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüElektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim DalıTez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Sırrı Sunay GÜRLEYÜKŞubat 2006, 83 sayfaDinamik sistemlerin hareketinin sonunda oluşan artık titreşim sistemlerin performansınıönemli ölçüde etkiler. Kontrol sistemlerinde, sistem çıkışının herhangi referans girişiniolabildiğince hızlı ve salınımsız olarak takip etmesi istenir. Sistem salınımlarını ne dereceazalttığı, gürbüzlüğü, minimum zaman gecikmesi, tasarım kolaylığı, minimum yakıtsarfiyatı, sisteme etkisi gibi etkenler kontrol sistemleri tasarımında önemli kriterlerdir.Dinamik sistemlerin kontrolü için Oransal İntegral Türevsel (PID) kontrol, bulanık mantıkkontrol, vb. gibi geri beslemeli kontrol yöntemleri endüstride ve günlük hayatta yaygınolarak kullanılmaktadır. Bu yöntemler sistem çıkışından alınan geri besleme işaretineihtiyaç duyarlar. Tavan vinçleri gibi geri besleme işaretinin elde edilmesinin zor olduğubazı uygulamalarda problemler ortaya çıkabilir. Dinamik sistemlerin kontrolünde önemlibir performans kriteri de kontrolörün gürbüzlüğüdür. Sistem parametrelerinin değişimikontrolör performansını önemli ölçüde etkiler. Bu çalışmada, yeni bir kontrol tekniği olangiriş şekillendirme tekniği incelenmiştir. Giriş şekillendirme tekniği geri besleme işaretineiiiÖZET (devam ediyor)ihtiyaç duymamaktadır. Bu durum giriş şekillendirme tekniğinin, geri beslemeli kontrolsistemlerine göre bir avantajıdır. Bu teknikte sadece sistem modeli kullanılarak, sistemistenen performans kriterlerine göre kontrol edilebilir. Gürbüz giriş şekillendiricilerincelenerek parametre değişimine duyarsız kontrolörlerin tasarımı da hedeflenmiştir.Bunların yanında giriş şekillendirici tasarımını basitleştirmek amacıyla darbe genişlikmodülasyonu (PWM) tekniği önerilmiştir. İncelenen ve önerilen kontrol yöntemleriDoğrusal Hareketli Sürekli Mıknatıslı Tüpsel Yapılı Adım Motoruna (DHSMTYAM)uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar, giriş şekillendirme tekniğinin gerçek sistemlerdeyüksek performans ile kullanılabileceğini göstermiştir. Ayrıca istenen performans kriterleriiçin uygun giriş şekillendirici tasarımı ile sistemlerin kontrolünün daha ucuz ve basitolacağı gösterilmiştir.Anahtar Sözcükler : Dinamik sistemler, giriş şekillendirme, gürbüzlük, optimal kontrol.Bilim Kodu : 608.01.02, 625.01.03iv

Abstract:
ABSTRACTM. Sc. ThesisINPUT SHAPING FOR REDUCING MECHANICAL VIBRATIONS ANDDEVELOPING ROBUST CONTROLŞefik CİNALZonguldak Karaelmas UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Electrical and Electronics EngineeringThesis Advisor: Asst. Prof. Sırrı Sunay GÜRLEYÜKFebruary 2006, 83, PagesResidual vibration which occurs at the end of the motion of dynamic systems affectsperformance of the systems. In the control systems, system output is wanted to follow anyreference input as fast as possible without vibration. In the design of control systems,suppressing residual vibration, robustness, minimum delay time, simplicity, cost and fuelefficiency are very important criterions. Many feedback control techniques likeProportional Integral Derivative (PID) control, Fuzzy logic control etc. are commonly usedin industry and daily life. These techniques require feedback signal from system output.There may be problems in some control applications where getting the feedback signal isvery difficult and expensive like gantry cranes. Robustness of the controller is an importantperformance criterion in control of dynamic systems. Variation of the system parametersmarkedly affects the performance of the controller. In this study a new control technique,input shaping, is investigated. Input shaping technique does not require the feedbacksignal. This is an advantage of input shaping technique respect to feedback controlvABSTRACT (continued)systems. In this technique, the system can be controlled by using only the system model fordesired performance criterions. Robust input shapers are investigated and more robustshapers are aimed to design. Additionally, Pulse Width Modulation (PWM) technique isproposed to simplify the input shaper design. Searched and proposed control techniquesare applied to a Linear Motion Permanent Magnet Tubular Stepper Motor (LMPMTSM).Results showed that input shaping technique can be used in real systems with highperformance. It is also shown that for the desired performance criterions, cheaper andsimpler controller can be designed by using the proper input shaping technique.Keyword : Dynamic systems, input shaping, robustness, optimal control.Science Code : 608.01.02, 625.01.03vi