Araştırma Makalesi

Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması

Cilt: 36 Sayı: 2 30 Eylül 2024
PDF İndir
EN TR

Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması

Öz

Bu çalışmada, döner ters sarkaç sistemi hareketli koluyla sınırlı bir bölge içinde, salınımı kontrol edilerek ve sarkaç enerjisi artırılarak, kararlı denge noktasından kararsız denge noktasına çıkarılması hedeflenmektedir. Döner ters sarkaç sisteminin doğrusal olmayan modeli ve denge noktalarındaki doğrusal modelleri verildikten sonra sarkaç yukarı yükseltme algoritması tanıtılmaktadır. Yukarı yükseltme algoritması, sarkaç salınırken belli noktalarda kol yardımıyla sarkaca enerji yüklemesine dayanmaktadır. Burada kol ivmelendirilmesi sabit bir ivme ile hareket ettirilmektedir. Yukarı yükseltme işlemindeki algoritma, sarkacın hızının en fazla olduğu yere yani kararlı denge noktasına ilerlerken ve periyodunu tamamlarken devreye girmektedir. Bu analizler hesaplanmış sınırlar dikkate alınarak yapılmaktadır. Sarkacın yukarı yükselmesi gerçekleştiğinde doğrusal model üzerinden elde edilmiş temel bir tam durum geri beslemeli kontrolcü devreye girmektedir ve sarkacı kararsız denge noktasında tutmaktadır. Böylece, anahtarlamalı bir kontrol yapısı elde edilmektedir. Önerilen kontrol algoritmasının doğrulaması için önerilen algoritma bir döner sarkacı üzerinde gerçek zamanlı olarak test edilmiştir. Farklı kol ivmelendirme değerleri ile elde edilen karşılaştırmalı sonuçlar sunulmuştur. Kol ivmesi ±32 rad/s2’den ±64 rad/s2’ye çıkarıldığında sarkacın yukarı yükselme süresi yaklaşık 9 s’den 5 s’ye düşmektedir. Bu sonuçlar, önerilen algoritmanın deneysel başarısını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Shah I, Rehman FU. Smooth second order sliding mode control of a class of underactuated mechanical systems. IEEE Access, 2018; 6: 7759-7771.
  2. Krafes S, Chalh Z, Saka A. A review on the control of second order underactuated mechanical systems. Complexity 2018, 1-17.
  3. Adıgüzel F, Yalçın Y. Discrete-time backstepping control with nonlinear adaptive disturbance attenuation for the inverted-pendulum system. Trans Inst Meas Control 2021; 43(5): 1068-1076.
  4. Adıgüzel F, Yalçın Y. Backstepping control for a class of underactuated nonlinear mechanical systems with a novel coordinate transformation in the discrete-time setting. Proc Inst Mech Eng, Part I: J Syst Control Eng 2022; 236(6): 1211-1223.
  5. Zhong W, Rock H. Energy and passivity based control of the double inverted pendulum on a cart. In: Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Control Applications (CCA'01); 07 September 2001; Mexico City, Mexico. New York, NY, USA: IEEE. pp. 896-901.
  6. Krishen J, Becerra VM. Efficient Fuzzy Control of a Rotary Inverted Pendulum Based on LQR Mapping, In: IEEE International Symposium on Intelligent Control; 04-06 October 2006; Munich, Germany. New York, NY, USA: IEEE. pp. 2701-2706.
  7. Craig K, Awtar S. Inverted Pendulum Systems: Rotary And Arm-Driven A Mechatronic System Design Case Study, Mechatronics 2001; 12: 357-370.
  8. Acosta JA. Furuta's Pendulum: A conservative nonlinear model for theory and practise. Math Probl Eng 2010; 742894.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Kontrol Teorisi ve Uygulamaları, Kontrol Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

30 Eylül 2024

Gönderilme Tarihi

8 Ocak 2024

Kabul Tarihi

12 Haziran 2024

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2024 Cilt: 36 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA
Adıgüzel, F. (2024). Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 36(2), 621-639. https://doi.org/10.35234/fumbd.1416567
AMA
1.Adıgüzel F. Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2024;36(2):621-639. doi:10.35234/fumbd.1416567
Chicago
Adıgüzel, Fatih. 2024. “Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 36 (2): 621-39. https://doi.org/10.35234/fumbd.1416567.
EndNote
Adıgüzel F (01 Eylül 2024) Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 36 2 621–639.
IEEE
[1]F. Adıgüzel, “Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması”, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 36, sy 2, ss. 621–639, Eyl. 2024, doi: 10.35234/fumbd.1416567.
ISNAD
Adıgüzel, Fatih. “Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 36/2 (01 Eylül 2024): 621-639. https://doi.org/10.35234/fumbd.1416567.
JAMA
1.Adıgüzel F. Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2024;36:621–639.
MLA
Adıgüzel, Fatih. “Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 36, sy 2, Eylül 2024, ss. 621-39, doi:10.35234/fumbd.1416567.
Vancouver
1.Fatih Adıgüzel. Eksik Tahrikli Döner Ters Sarkaç Sisteminin Yukarı Yükseltilmesi için Enerji Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrol Algoritması ve Deneysel Doğrulaması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 01 Eylül 2024;36(2):621-39. doi:10.35234/fumbd.1416567