TRMS'nin kontrolü için kullanılan PID ve I-PD kontrolcü parametrelerinin guguk kuşu algoritması kullanılarak tahminlenmesi
Estimating of PID and I-PD controller parameters used for control of trms using the cuckoo algorithm
Yazar: EREN İZCİER
Danışman: PROF. DR. MEHMET NURİ ALMALI
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
İki pervaneli bir helikopteri modellemek için çok girişli çok çıkışlı ikiz pervaneli sistem (TRMS) kullanılır. TRMS, helikopterin dinamiklerini temsil eden bir sistemdir. TRMS sistemi, bir kiriş ile birbirlerine bağlantılı olan ana ve kuyruk pervanesinden oluşmaktadır. TRMS sisteminin dengesinin sağlanması için her iki pervane açıları, pervanelerin bağlı bulunduğu DC motorların hızları değiştirilerek ayarlanır. DC motorların hız kontrolünü yapmak için birçok kontrol yöntemi bulunmaktadır. Yapılan çalışmada TRMS' de ana ve kuyruk pervane açılarını ayarlamak için PID ve modifiye edilmiş PID (I-PD) yöntemleri kullanılmıştır. Çalışmada, kontrolcü parametreleri meta sezgisel optimizasyon algoritmalarından olan guguk kuşu algoritması kullanılarak elde edilmiştir. Parametrelerin belirlenmesi ve sistemin çıkış değerlerinin elde edilmesi için benzetim çalışmaları, MATLAB/Simulink programında yapılmıştır. Benzetim çalışmalarında ana ve kuyruk pervanelerini referans açı değerine en uygun şekilde yaklaştıran kontrolcü parametreleri bulunduktan sonra deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Benzetim ve deneysel çalışmalarda elde edilen pervane açılarına ait çıkış grafiklerinden, ana pervane açısı için deneysel çalışmada yükselme ve aşma zamanlarının, benzetim çalışmasında ise aşma miktarında iyi olduğu belirlenmiştir. Kuyruk pervane açısı için deneysel çalışmada yükselme zamanının, benzetim çalışmasında ise yerleşme zamanı ve aşma miktarında daha iyi olduğu gözlenmiştir. Ana pervane açısı için yapılan deneysel çalışmada hata değerlerinin benzetim çalışmalarına göre, kuyruk pervanesi açısı için yapılan çalışmada benzetim sonuçlarının deneysel çalışmaya göre daha iyi olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
A twin-rotor multi-input multi-output system (TRMS) is used to model a two-rotor helicopter. TRMS is a system that represents the dynamics of the helicopter. The TRMS system consists of the main and tail rotors connected by a beam. To balance the TRMS system, both rotor angles are adjusted by changing the speeds of the DC motors to which the rotors are connected. There are many control methods for speed control of DC motors. The study used PID and modified PID (I-PD) methods to adjust the main and tail rotor angles in TRMS. In the study, the controller parameters were obtained using the cuckoo algorithm, which is one of the metaheuristic optimization algorithms. Simulation studies were carried out in MATLAB/Simulink packet program to determine the parameters and obtain the output responses of the system. Experimental studies were carried out after finding the controller parameters that approximate the main and tail rotors to the reference angle value in the most appropriate way in the simulation studies.
The output figures of the propeller angles obtained in the simulation and experimental studies determined that the rise and overshoot times for the main rotor angle were good in the experimental study and the amount of overshoot in the simulation study. For the tail rotor angle, it was observed that the rise time was better in the experimental study, and the settling time and the overshoot amount were in the simulation study. In the experimental study for the main rotor angle, it was determined that the error values were better than the experimental study in the study for the tail rotor angle, compared to the simulation studies.