Geliştirilmiş tepe gözlemleyicisi ile PI kontrolör tasarımı
Controller design with improved peak observer
Yazar: ERDİNÇ ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
PID kontrolör basit, dayanıklı olması ve kontrol alanında ki geniş uygulama çeşitliliği sayesinde endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, PID kontrol endüstride en fazla tercih edilen kontrol tekniğidir. PID kontrolörün ayarlanabilir üç parametresi bulunmasına rağmen, iyi sonuç verecek parametreleri bulmak kolay değildir ve birçok kontrolör kötü ayarlanır. Bu yüzden, PID kontrolör parametrelerini ayarlamak için birçok araştırma yapılmaktadır.Basit içsel model kontrol ayarlama kuralları tek formüle dayalı bir parametre ayarlama metodudur. Bu yöntem hem referans hem de bozucu girişi için integral etkili ve sadece ölü zamanlı sistem yanıtlarında iyi sonuç sağlayan basit bir yöntemdir. Fakat basit içsel model kontrol ayarlama kuralları ile kontrol edilmiş sistemlerin yanıtlarında belirli bir aşım gözlemlenmektedir.Kontrolörlerin ayarlama parametreleri sistem yanıtını iyileştirmek için çevrim içi olarak da hesaplanabilir. Kontrol edilmiş sistem yanıtlarında salınımı engellemek için bulanık mantık tipi PID kontrolör yapılarında kullanılan Tepe Gözlemleyicisi yöntemi önerilmektedir.Bu çalışmada, tepe gözlemleyicisi yöntemi klasik bir PI kontrolöre uyarlanmıştır. Tepe gözlemleyicisi, sistem ilk tepe noktasına ulaştıktan sonra salınımları azaltır. Bu bağlamda, sistem yanıtları daha kararlı hale getirilir. Bu çalışmada, ilk olarak, salınımları daha fazla azaltmak için sistemin ilk tepe değerine bağlı bir katsayı bulunur. İkinci olarak, model taban öngörülü tepe sönümleyicisi yöntemi anlatılmıştır. Bu yöntemde amaç, sisteme referans noktasında etki etmeye başlayacak olan azaltılmış tepe değerinin elde edilmesidir. Sonrasında, burada geliştirilen yaklaşımlar basit içsel model kontrol yöntemi ile kontrol edilmiş sistemlere uygulanır. Böylece daha düşük salınımlar ve oturma zamanları elde edilir.

Abstract:
The PID controller is widely used in the process industry due to its simplicity, robustness and wide ranges of applicability in the control layer. Because of this, PID control is by far the most control technique used in the process industry. Although PID controller has three adjustable parameters, it is not simple to find good settings and many controllers are poorly tuned. So, many searches have been done to tune the PID controller parameters.Simple Internal Model Control (SIMC) tuning rules, one of the parameter tuning methods, provides a single formula. It is a simple method which performs well both integrating and pure time delay processes for both set point and load disturbance inputs. However, the systems controlled with SIMC tuning rules have been observed to have overshoots in their system responses.The tuning parameters of a controller also can be calculated in an on-line manner to enhance the process performance. To prevent oscillations on the controlled system responses, Peak Observer method has been suggested to be used for fuzzy PID controller structures.In this study, peak observer method is adapted to a classic PI controller. The peak observer reduces the oscillations after the first peak has been reached. In this respect, the system responses are more settled. In this study, firstly, a coefficient based on the system first peak value has been determined in order to lessen the oscillations more. Secondly, a model base predictive peak reducing method is described. In this method, the aim is to get a reduced first peak which will begin to act on the system at the reference value. Then, the approaches developed here are applied to the systems controlled by SIMC method to reduce peaks and thus obtain lower oscillations and settling times.