Sürücülü Kendi Kendini Dengeleyen Bir Robotun Bulanık Mantıklı PID Kontrolü
Fuzzy Logic-PID Control of a Segway Robot with Its Rider
Yazar: Özgüney, Ömür Can; Korkmaz Can, Nuray; Yıldız, Huseyin
Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology, Vol. 10 No. 1, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Kendi kendini dengeleyen robot,Bulanık mantıklı kontrol,PID kontrol ; Segway robot,Fuzzy logic control,PID control

Endüstri ve tıp alanında, kendi kendini dengeleyen robotlar hakkında tüm dünyada yapılan çalışmalar son yıllarda hız kazanmıştır. Bu tip robotların kullanım alanının genişlemesiyle birlikte karşılaşılan en büyük sorunun, robotların kontrol mekanizmaları olduğu anlaşılmaktadır. Yapıları gereği kontrol edilmesi zor olan bu robotlar için literatürde çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar incelendiğinde klasik kontrol metotlarının, bu tip robotları kontrol etmekte yetersiz kaldığı görülmektedir. Fakat klasik kontrolcüler kullanılarak geliştirilen yeni nesil karma kontrol metotlarının robotlara uygulanmasıyla birlikte robotların istenilen hareketleri daha hızlı ve kararlı bir şekilde gerçekleştirdiği gözlemlenmektedir. Bu nedenle, klasik kontrol metotlarından PID kontrolcü parametrelerinin, bulanık mantıklı kontrol metodu ile belirlenerek oluşturulan karma bir kontrol metodu bu çalışmada önerilmekte ve kendi kendini dengeleyen robota uygulanmaktadır. Ayrıca yapılan çalışmalar incelendiğinde, sadece kendi kendini dengeleyen robotların analizinin gerçekleştirildiği görülmektedir. Yapılan bu çalışmada sürücü de sisteme dahil edilerek analiz edilmiştir. İlk olarak iki tekerlekli kendi kendini dengeleyen robot modellenmiş ve bu sistem için sadece PID (oransal, integral ve türevsel) kontrolcü ve Bulanık Mantık-PID (Fuzzy Logic-PID) kontrolcü tasarlanmıştır. Bulanık Mantık-PID kontrolcünün değişken kazanım katsayılarına sahip olması klasik kontrolcülerden daha hızlı tepki vermesini sağlamaktadır. PID ve Bulanık Mantık-PID kontrolcüler ile elde edilen benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonunda Bulanık Mantık-PID kontrolcünün, kontrolcü kazanımlarını kendi kendine ayarlayabildiği ve istenilen hız ve pozisyona ulaşmakta başarılı bir performansa sahip olduğu anlaşılmıştır.

The research on self-balancing robot has expanded in recent years at industrial and medical etc. areas around the world. The main problem of modelling these robots is the complexity of the control mechanisms. There are many studies in the literature for these robots which are difficult to control due to their structure. It is clear that classical control methods are insufficient to control such robots when the previous studies are investigated. However, the classical controllers combined with new generation control methods such as fuzzy logic are efficient to perform the desired movements of robots in a faster and more stable manner. Therefore, the conventional control methods, PID controller parameters are determined by fuzzy logic control and a new hybrid controller is proposed then applied to self-balancing robot. In addition, when the previous studies are examined, it is seen that only self-balancing robots are analyzed. In this study, the driver was also included in the system and analyzed.  This study is presented the modeling of two-wheeled self-balancing robot and the design of PID (proportional, integral and derivative) and Fuzzy-PID control for the system.  These variable gains make the Fuzzy-PID controller stable with rapid response time than the conventional control methods. The simulation results with PID and Fuzzy-PID controller are compared. It is figured out that Fuzzy-PID controller has self-tuning capacities and satisfactory performance to achieve desired velocity and position.