Ters bulanık kontrol yöntemlerinin başarım karşılaştırması
Performance comparison of inverse fuzzy control methods
Yazar: TALHA BURAK AKCA
Danışman: DOÇ. DR. CENK ULU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH OBUT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Bulanık modelleme = Fuzzy modelling ; Doğrusal olmayan sistemler = Nonlinear systems ; Kontrol yöntemleri = Control methods ; Uyarlanabilirlik = Adaptivity

Özet:
Doğrusal olmayan sistemlerin modellenmesi ve kontrolü, literatürdeki zor mühendislik problemlerinden biridir. Bulanık modelleme bu tür sistemler için sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Bir sistemin bulanık modelinin tersi alınabiliyorsa, bu ters model doğrudan kontrolcü olarak kullanılabilmektedir. Literatürde bulanık modeller için çeşitli ters alma yöntemleri önerilmiş ve bu yöntemlerle elde edilmiş ters modeller doğrusal olmayan sistemler için kontrolör tasarımında başarıyla kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, literatürde yaygın olarak kullanılan ters alma yöntemlerinden Uyarlamalı Sinirsel-Bulanık Çıkarım Sistemi (USBÇS) ile Ters Alma Yöntemi, Analitik Ters Alma Yöntemi ve Büyük Patlama Büyük Çöküş (BP-BÇ) En İyileme Tabanlı Ters Alma Yöntemi kullanılarak tasarlanmış ters kontrolörlerin küresel tank sıvı seviye sistemi ve pH nötralizasyon prosesi kontrol uygulamalarında başarım karşılaştırması yapılmıştır. Bozucu etkilere ve model uyumsuzluklarına karşı gürbüz bir kontrol başarımı elde etmek için belirtilen ters alma yöntemleri ile elde edilen ters modeller iç model kontrol yapısında doğrudan ana kontrolcü olarak kullanılmışlardır. Tasarlanan kontrolörlerin başarımları bozucu etken ve referans işareti değişimleri için benzetim ortamında test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre analitik tabanlı ters kontrolörün diğer iki ters kontrolörden daha üstün kontrol ve gürbüzlük başarımı sergilediği görülmüştür. USBÇS tabanlı ters kontrolör analitik tabanlı ters kontrolöre göre daha düşük bir başarım sergilemiştir. BP-BÇ en iyileme tabanlı ters kontrolör ise en düşük kontrol ve gürbüzlük başarımına sahiptir.

Abstract:
Modeling and control of nonlinear systems is one of the difficult engineering problems in the literature. Fuzzy modeling is a method that is frequently used method for such systems. If a system fuzzy model can be invertible, this inverse model can directly be used as a controller. Various inversion methods have been proposed for fuzzy models in the literature, and inverse models obtained by these methods have been successfully used in controller design for nonlinear systems. In this thesis, a performance comparison of inverse controllers designed using an inversion method using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), Analytical Inversion Method, and Big Bang-Big Crunch (BB-BC) Optimization Based Inversion Method, which are widely used in the literature, is performed in control applications of a spherical tank liquid level system and a pH neutralization process. In order to obtain a robust control performance against disturbances and model mismatches, the inverse models obtained with these inversion methods are used directly as the main controller in an internal model control structure. The performances of the designed controllers are tested through simulations for disturbances and setpoint changes. It is revealed that the analytical based inverse controller exhibits superior control and robustness performance than the other two inverse controllers. The ANFIS based inverse controller shows lower performance than the analytical based inverse controller. The BB-BC optimization based inverse controller has the lowest control and robustness performance.