The present study aims to balance an inverted pendulum (IP) system on cart using fuzzy controllers with different membership functions (MFs) based on proportional-derivative control. To this end, the cart was designed to track an intended trajectory in a horizontal (linear) position, while the IP was balanced in a vertical (angular) position. The designed controller system was simulated in Matlab/Simulink, and performance rates were measured for the IP’s vertical position and the cart’s horizontal position. The obtained simulation results demonstrated that triangular fuzzy membership function (MF) improved rise time, settling time and overshoot for the IP’s vertical position by 8%, 4.35% and 7.7%, respectively, compared to gaussian fuzzy MF. Similarly, for the cart’s horizontal position, triangular fuzzy MF improved rise time, settling time and overshoot by 3.8%, 3 and 30%, respectively, compared to gaussian fuzzy MF. When all performance rates are analyzed in terms of the IP’s vertical position and the cart’s horizontal position, it was found that triangular fuzzy MF displayed a more satisfactory performance compared to Gaussian fuzzy MF.
Inverted Pendulum on Cart, Different Fuzzy Membership Functions, Proportional- Derivative Control
Bu çalışmada, arabalı bir ters sarkaç (TS) sisteminin oransal-türevsel denetim tabanlı farklı üyelik fonksiyonlu (MF) bulanık denetleyiciler kullanılarak dengelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla araba yatay konumda (çizgisel konum) arzu edilen yörüngeyi takip ederken, sarkacın da dikey konumda (açısal konum) dengede kalması sağlanmıştır. Tasarlanan denetim sistemine ait benzetim çalışmaları Matlab/Simulink ortamında yapılmış olup sarkacın dikey ve arabanın yatay konum denetimi için elde edilen başarım değerleri ayrı ayrı verilmiştir. Benzetim çalışmasından edilen denetim başarım değerleri incelendiğinde sarkacın dikey konumu için yükselme zamanı, yerleşme zamanı ve aşım bakımından üçgen bulanık üyelik fonksiyonunun gauss bulanık üyelik fonksiyonuna göre sırasıyla %8, %4.35 ve %7.7 oranlarında iyileştirme yaptığı görülmüştür. Benzer şekilde arabanın yatay konumu için de yükselme zamanı, yerleşme zamanı ve aşım bakımından üçgen bulanık üyelik fonksiyonunun (ÜF) gauss bulanık ÜF’ye göre sırasıyla %3.8, %3 ve %30 oranlarında daha iyi denetim başarımına sahip olduğu görülmüştür. Sarkacın dikey konum ve arabanın yatay konum denetimi için tüm denetim başarım değerleri analiz edildiğinde üçgen bulanık ÜF’nin gauss bulanık ÜF’ye göre daha tatmin edici sonuçlar verdiği açıkça görülmüştür.
Arabalı Ters Sarkaç, Oransal-Türevsel Denetim, Farklı Bulanık üyelik fonksiyonları
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Konular | Mühendislik |
Bölüm | Makaleler |
Yazarlar |
|
Yayımlanma Tarihi | 30 Aralık 2022 |
Yayınlandığı Sayı | Yıl 2022, Cilt 38, Sayı 3 |
Bibtex | @araştırma makalesi { erciyesfen1168339, journal = {Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi}, issn = {1012-2354}, address = {ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ 38039 Kayseri, TÜRKİYE}, publisher = {Erciyes Üniversitesi}, year = {2022}, volume = {38}, number = {3}, pages = {483 - 499}, title = {The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart}, key = {cite}, author = {Gani, Ahmet and Özçalık, Hasan Rıza} } |
APA | Gani, A. & Özçalık, H. R. (2022). The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart . Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi , 38 (3) , 483-499 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/erciyesfen/issue/74713/1168339 |
MLA | Gani, A. , Özçalık, H. R. "The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart" . Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 38 (2022 ): 483-499 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/erciyesfen/issue/74713/1168339> |
Chicago | Gani, A. , Özçalık, H. R. "The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart". Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 38 (2022 ): 483-499 |
RIS | TY - JOUR T1 - Arabalı Ters Sarkaç Sisteminin Dengelenmesi için Farklı Oransal-Türevsel Denetim Tabanlı Bulanık Üyelik Fonksiyonlarının Başarımlarının İncelenmesi AU - AhmetGani, Hasan RızaÖzçalık Y1 - 2022 PY - 2022 N1 - DO - T2 - Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 483 EP - 499 VL - 38 IS - 3 SN - 1012-2354- M3 - UR - Y2 - 2022 ER - |
EndNote | %0 Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart %A Ahmet Gani , Hasan Rıza Özçalık %T The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart %D 2022 %J Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi %P 1012-2354- %V 38 %N 3 %R %U |
ISNAD | Gani, Ahmet , Özçalık, Hasan Rıza . "The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart". Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 38 / 3 (Aralık 2022): 483-499 . |
AMA | Gani A. , Özçalık H. R. The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2022; 38(3): 483-499. |
Vancouver | Gani A. , Özçalık H. R. The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2022; 38(3): 483-499. |
IEEE | A. Gani ve H. R. Özçalık , "The Investigation of Performances of Different Proportional-Derivative Control Based Fuzzy Membership Functions in Balancing the Inverted Pendulum (IP) System on Cart", Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 38, sayı. 3, ss. 483-499, Ara. 2022 |
✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.