PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı

Furkan Peçe; Eser Yarar; Sedat Karabay

PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı

Öz

Bu çalışmada, iki tekerlekli kendini dengeleyebilen robotik sistemin tasarımı ve kontrol yöntemleri üzerine çalışılmıştır. Ters sarkaç sistemiyle aynı prensibe sahip olan iki tekerlekli kendini dengeleyebilen robotik sistemlerin kontrolü, PID ve bulanık mantık kontrol sistemi ile sağlanmıştır. Matlab Simulink yardımıyla blok diyagramları oluşturulup sonuçlar karşılaştırılmıştır. Giriş olarak motorlardaki elektrik girişi ve çıkış olarak sistemin açısal değişimi kabul edilmiştir. Matematiksel modeller Kirchhoff voltaj ve Newton hareket yasalarından elde edilmiştir. Nonlineer denklemleri lineer hale getirip, sistemin durum uzay matrisine ulaşılmıştır. Tasarlanan iki tekerlekli robotik sistem, ters sarkaç mantığına göre kendini dengeye getirebilmektedir. Sistem denge pozisyonundayken, gövdenin açısal hareket yapmasıyla sistemin ağırlık merkezi değişmektedir. Ağırlık merkezindeki değişim ivmeölçer ile programlayıcıya geri besleme yaparak iletilir. Programlayıcı da motor sürücülerine yetki vererek sistemin tekerleklerine gerekli hareketi sağlar. Böylece sistem, kendini tekrardan denge pozisyonuna getirir. Sonuçlara göre, PID kontrolcünün bulanık mantık kontrolcüye göre sistemin denge ve konum kontrolünde daha iyi olduğu anlaşılmıştır. Prototip üretimi için ise, Arduino Uno kart, Mpu 6050 sensör, motorlar, motor sürücüsü, güç kaynağı ve şase için makrolon malzemeler kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Kocaeli Üniversitesi

Teşekkür

Bu tez çalışması boyunca birlikte çalışmaktan keyif aldığım, bana her türlü yardımda bulunan, tecrübelerini, bilgilerini ve zamanını benimle paylaşan ülkemizin en değerli bilim insanlarından biri olan danışmanım ve akıl hocam Sayın Prof.Dr.Sedat KARABAY’a ve aileme teşekkürlerimi sunarım.

Kaynakça

[1] Grasser F., D’Arrigo A., Colombi S., Rufer A. C., 2002. JOE: a mobile, inverted pendulum. IEEE Trans. Ind. Electron., 49(1), 107–114.
[2] Anderson D. P., nBot, a two wheel balancing robot. http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/nbot/ (Ziyaret tarihi: 30 Mart 2018).
[3] Hassenplug S., Steve’s LegWay. http://www. teamhassenplug.org/robots/legway/. (Ziyaret tarihi: 30 Mart 2018)
[4] Umay Y., 2018. İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Mobil Bir Aracın Kontrolü. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri, Elazığ, 523375
[5] Pathak K., Franch J., Agrawal S.K., 2005. Velocity and position control of a wheeled inverted pendulum by partial feedback linearization. IEEE Transactions on Robotics, 21(3), 505-513.
[6] Charles E. Forrest Jr., 2006. A Neural Network Control System for the Segway Robotic Mobility Platform. Thesis of Master of Graduate Faculty of North Carolina State University.
[7] Kim Y., Kim S.H., Kwak Y.K., 2006. Improving Driving Ability for a Two-Wheeled Inverted-Pendulum-Type Autonomous Vehicle. Proceedings of the IMechE Part D Journal of Automobile Engineering, 220(2), 165-175.
[8] Nawawi S.W., Ahmad, M.N., Osman J.H.S., 2007. Development of a two-wheeled inverted pendulum mobile robot. 2007 5th Student Conference on Research and Development, Selangor, Malaysia, 2007, pp. 1-5.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Furkan Peçe ^*
0000-0001-5704-896X
Türkiye

Eser Yarar
0000-0003-1187-5382
Türkiye

Sedat Karabay
0000-0002-3258-0957
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

30 Haziran 2020

Gönderilme Tarihi

2 Ocak 2020

Kabul Tarihi

1 Haziran 2020

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2020 Cilt: 3 Sayı: 1

IZ

https://izlik.org/JA46SD26MG

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Peçe, F., Yarar, E., & Karabay, S. (2020). PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 3(1), 99-108. https://izlik.org/JA46SD26MG

AMA

1.Peçe F, Yarar E, Karabay S. PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı. KOUFBD. 2020;3(1):99-108. https://izlik.org/JA46SD26MG

Chicago

Peçe, Furkan, Eser Yarar, ve Sedat Karabay. 2020. “PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı”. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3 (1): 99-108. https://izlik.org/JA46SD26MG.

EndNote

Peçe F, Yarar E, Karabay S (01 Haziran 2020) PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3 1 99–108.

IEEE

[1]F. Peçe, E. Yarar, ve S. Karabay, “PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı”, KOUFBD, c. 3, sy 1, ss. 99–108, Haz. 2020, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA46SD26MG

ISNAD

Peçe, Furkan - Yarar, Eser - Karabay, Sedat. “PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı”. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3/1 (01 Haziran 2020): 99-108. https://izlik.org/JA46SD26MG.

JAMA

1.Peçe F, Yarar E, Karabay S. PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı. KOUFBD. 2020;3:99–108.

MLA

Peçe, Furkan, vd. “PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı”. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 3, sy 1, Haziran 2020, ss. 99-108, https://izlik.org/JA46SD26MG.

Vancouver

1.Furkan Peçe, Eser Yarar, Sedat Karabay. PID ve Bulanık Mantık Kontrol Sistemleri ile İki Tekerlekli Kendini Dengeleyebilen Robotik Sistem Tasarımı. KOUFBD [Internet]. 01 Haziran 2020;3(1):99-108. Erişim adresi: https://izlik.org/JA46SD26MG