Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı
PID Controller Design Using Optimization Method for Fractional Order Control Systems with Time Delay

Tufan Doğruer [1] , Ali Yüce [2] , Nusret Tan [3]

111 296

Bu çalışmada, zaman gecikmesine sahip kesir dereceli sistemlerin kontrolü için, PID kontrolör tasarımı gerçekleştirilmiştir. Zaman gecikmesi gerçek sistemlerde çoğunlukla karşılaşılan bir durumdur. Dolayısı ile zaman gecikmesi içeren sistemlerin modellenmesi de son derece önemli bir konudur. PID kontrolörler birçok avantajından dolayı yüksek bir kullanım alanına sahiptir. Yapısı basit, dayanıklı ve parametreleri kolay ayarlanabilir. PID kontrolör parametrelerinin elde edilmesi için Matlab/Simulink ortamında bir model oluşturulmuştur. Optimizasyon işlemi mevcut alternatifler arasından en iyisini seçme işlemidir. Günümüz dünyasında, bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler neticesinde, zor olarak değerlendirilen matematiksel hesaplamalar kolaylıkla yapılabilmektedir. Modeldeki kontrol sisteminde oluşan hata en küçük değerine ulaştığında, PID kontrolör parametreleri elde edilebilir. Kontrol sisteminde oluşan hatayı minimize etmek için integral performans kriterleri kullanılır. Matlab araç kutusunda minimizasyon ya da maksimizasyon için kullanılabilecek komutlar bulunmaktadır. Bu komutlar kullanılarak, en küçük hata değerini sağlayan kontrolör parametreleri esas alınarak tasarım gerçekleştirilir. Elde edilen grafiklerden optimizasyon yönteminin, zaman gecikmeli kesir dereceli kontrol sistemlerine başarılı bir şekilde uygulanabildiği görülmektedir.

In this paper, PID controller design was performed to control fractional order systems with time delay. Time delay is often the case in real systems. Therefore, modeling of time delayed systems is also an extremely important issue. PID controllers have a high usage area due to many advantages. Its structure is simple, durable and the parameters can be adjusted easily. A model was created in Matlab / Simulink environment to obtain PID controller parameters. Optimization is the process of selecting the best among the available alternatives. As a result of the developments in computer technology, difficult mathematical calculations can be done easily in today’s world. The PID controller parameters can be obtained when the error occurring in the control system reaches the minimum value. Integral performance criteria are used to minimize the error. In Matlab Optimization Toolbox, there are commands that can be used for minimization or maximization. By using these commands, the design is performed based on the controller parameters that provide the smallest error value. From the graphs obtained, it is seen that the optimization method can be successfully applied to fractional order control systems with time delay.

  • Atherton, D. (2009). Control engineering: Bookboon.
  • Barbosa, R. S., Machado, J. T., & Jesus, I. S. (2008). On the fractional PID control of a laboratory servo system. IFAC Proceedings Volumes, 41(2), 15273-15278.
  • Gutiérrez, R. E., Rosário, J. M., & Tenreiro Machado, J. (2010). Fractional order calculus: basic concepts and engineering applications. Mathematical Problems in Engineering, 2010.
  • Krishna, B. T. (2011). Studies on fractional order differentiators and integrators: A survey. Signal Processing, 91(3), 386-426.
  • Manabe, S. (1961). The noninteger integral and its application to control systems. English Translation Journal Japan, 6, 83-87.
  • Manabe, S. (1963). The system design by the use of a model consisting of a saturation and noninteger integral. English Translation Journal Japan, 47-150.
  • Matušů, R. (2011). Application of fractional order calculus to control theory (Vol. 5).
  • Monje, C. A., Chen, Y., Vinagre, B. M., Xue, D., & Feliu-Batlle, V. (2010). Fractional-order systems and controls: fundamentals and applications: Springer Science & Business Media.
  • Oustaloup, A., Levron, F., Mathieu, B., & Nanot, F. M. (2000). Frequency-band complex noninteger differentiator: characterization and synthesis. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, 47(1), 25-39.
  • Shah, P., & Agashe, S. (2016). Review of fractional PID controller. Mechatronics, 38(Supplement C), 29-41.
  • Tavazoei, M. S. (2010). Notes on integral performance indices in fractional-order control systems. Journal of Process Control, 20(3), 285-291.
  • Tustin, A., Allanson, J., Layton, J., & Jakeways, R. (1958). The design of systems for automatic control of the position of massive objects. Proceedings of the IEE-Part C: Monographs, 105(1S), 1-57.
  • Vinagre, B. M., Monje, C. A., Calderón, A. J., & Suárez, J. I. (2007). Fractional PID controllers for industry application. A brief introduction. Journal of Vibration and Control, 13(9-10), 1419-1429.
  • Zhuang, M., & Atherton, D. P. (1993). Automatic tuning of optimum PID controllers (Vol. 140).
  • Ziegler, J. G., & Nichols, N. B. (1942). Optimum settings for automatic controllers. trans. ASME, 64(11).
Subjects Engineering
Journal Section Araştırma Makaleleri
Authors

Orcid: 0000-0002-0415-3042
Author: Tufan Doğruer
Institution: GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Author: Ali Yüce
Institution: İnonu University

Author: Nusret Tan
Institution: İnönü University

Dates

Publication Date: December 29, 2017

Bibtex @research article { gbad350473, journal = {Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi}, issn = {2146-8168}, eissn = {2146-8168}, address = {Gaziosmanpasa University}, year = {2017}, volume = {6}, pages = {30 - 39}, doi = {}, title = {Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı}, key = {cite}, author = {Doğruer, Tufan and Yüce, Ali and Tan, Nusret} }
APA Doğruer, T , Yüce, A , Tan, N . (2017). Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 6 (Özel Sayı (ISMSIT2017)), 30-39. Retrieved from http://dergipark.org.tr/gbad/issue/33360/350473
MLA Doğruer, T , Yüce, A , Tan, N . "Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı". Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi 6 (2017): 30-39 <http://dergipark.org.tr/gbad/issue/33360/350473>
Chicago Doğruer, T , Yüce, A , Tan, N . "Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı". Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi 6 (2017): 30-39
RIS TY - JOUR T1 - Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı AU - Tufan Doğruer , Ali Yüce , Nusret Tan Y1 - 2017 PY - 2017 N1 - DO - T2 - Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 30 EP - 39 VL - 6 IS - Özel Sayı (ISMSIT2017) SN - 2146-8168-2146-8168 M3 - UR - Y2 - 2017 ER -
EndNote %0 Journal of Gaziosmanpasa Scientific Research Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı %A Tufan Doğruer , Ali Yüce , Nusret Tan %T Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı %D 2017 %J Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi %P 2146-8168-2146-8168 %V 6 %N Özel Sayı (ISMSIT2017) %R %U
ISNAD Doğruer, Tufan , Yüce, Ali , Tan, Nusret . "Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı". Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi 6 / Özel Sayı (ISMSIT2017) (December 2017): 30-39.
AMA Doğruer T , Yüce A , Tan N . Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı. GBAD. 2017; 6(Özel Sayı (ISMSIT2017)): 30-39.
Vancouver Doğruer T , Yüce A , Tan N . Zaman Gecikmesine Sahip Kesir Dereceli Bir Kontrol Sisteminde Optimizasyon Metodu Kullanılarak PID Kontrolör Tasarımı. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi. 2017; 6(Özel Sayı (ISMSIT2017)): 39-30.