TEK EKLEMLİ ESNEK ROBOT KOLUNUN SIRALI KONTROL İLE DENETLENMESİ

Öz

Mekanik sistemler çalışmaları esnasında titreşimlere ve bozucu etkilere maruz kalırlar. Bu etkilerden kurtulmak için çeşitli kontrol yöntemleri geliştirilmiştir. Sıralı kontrol, PID kontrol ve giriş şekillendirmeyi bir araya getiren bir kontrol yöntemidir. Temelinde giriş şekillendirme kullanarak sistemin hızlı ve titreşimsiz bir şekilde istenen referans değerine ulaşması sağlandıktan sonra, anahtarlama yardımıyla PID kontrole geçilerek sistemin bozucu etkilere karşı dayanıklı olmasını sağlamak yatar. Sıralı kontrol, PID kontrol ve giriş şekillendirmeyi optimum zamanlarda kullandığı için, her iki kontrol yönteminin avantajlarından faydalanırken, dezavantajlarından kurtulmayı amaçlar. Sıralı kontrolün, doğru uygulandığında, her iki kontrol yönteminin birlikte kullanıldığı hibrit kontrol yöntemlerinden avantajlı olduğu görülmüştür. Bu çalışmada tek eklemli esnek robotun transfer fonksiyonu MATLAB-Simulink ortamında modellenmiştir. Modellenen sisteme sırasıyla basamak giriş, giriş şekillendirme, PID kontrol ve sıralı kontrol uygulanarak sistem yanıtları elde edilmiş, çıkışlar performans açısından karşılaştırılarak sistem performansının iyileştirilmesi için öneriler sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Sıralı Kontrol
• Giriş Şekillendirme
• PID Kontrol
• Hibrit Kontrol

CONTROL OF A SINGLE LINK FLEXIBLE MANIPULATOR USING SEQUENCED CONTROL

Öz

Mechanical systems are subject to various vibrations and disturbances while working. To get rid of such effects certain control systems have been developed. Sequenced control is a technique that utilizes both PID control and input shaping. It uses input shaping to have the system reach the reference point quickly and without causing vibrations and then switches to PID control to allow the system to be protected against disturbances. Because sequenced control uses PID control and input shaping at optimum times it aims to make use of both of their advantages while negating their disadvantages. When done properly, it’s proven to produce better results than the hybrid control techniques which use both input shaping and PID control together. In this study, transfer function of a single link flexible manipulator has been put into a Simulink Model and it has been subjected to step input, zero vibration input shaping, PID control and sequenced control and the system outputs has been compared. Suggestions have been provided to further improve system performance.

Anahtar Kelimeler

• Sequenced Control
• Input Shaping
• PID Control
• Hybrid Control

Teşekkür

- Akademik çalışmaları birlikte yürüttüğüm ve sıralı kontrol fikrini önemli yaklaşımları ile farklı boyuta taşıyan Onur ÖRNEK’ e teşekkür ederim. - I would like to thank Onur ÖRNEK, who carried out academic studies together and brought the idea of sequential control to a different dimension with his important approaches

Kaynakça

1. Duc La, V., Kien Trong, N., 2019. Combination of Input Shaping and Radial Spring-Damper to Reduce Tridirectional Vibration of Crane Payload, Mechanical Systems and Signal Processing, 116, 310-321.
2. Ertaş, H., 1995, Tek Kollu Esnek Manipülatörlerde Uç Sapmalarının Simülasyonu, Doktora Tezi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri
3. Huey, J. 2006. The Intelligent Combination of Input Shaping and PID Feedback Control, School of Mechanical Engineering Georgia Institute of Technology, PhD Thesis, Georgia, Atlanta 285p.
4. Oliveira P., Vrancic, D., 2012. Underdamped Second-Order Systems Overshoot Control, IFAC Proceedings Volumes, 45(3), 518-523.
5. Oliveira J., Oliveira, P., 2018. PID Posicast Control for Uncertain Oscillatory Systems: A Practical Experiment, IFAC PapersOnLine, 51-4, 416-421.
6. Örnek, O., Ertaş H., 2020, Sıralı Kontrol; Giriş Şekillendirme (Input Shaping) ve PID Kontrolü Bir Araya Getiren Yeni Bir Kontrol Yöntemi, European Journal of Science and Technology, 2020 (4), 188-196.
7. Parman, S., Go T., 2020. Two Constant Amplitude Pulses’ Input Shaper to Maneuver an Attitude of Precise-Oriented Flexible Spacecraft, Journal of Sound and Vibration, 465, 115011.
8. Rana, D. S., Deepika., 2014. Modelling, Stability Analysis and Control of Flexible Single Link Robotic Manipulator, International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, Vol. 3, Issue 2, February 2014

9. Ramon, P., Comin D., 2018. Simulink Implementation of Industrial Test of Input Shaping Techiques, Control Engineering Practice, 79, 1-21.
10. Singhose, W., Singh, T., 2002. Tutorial on Input Shaping / Time Delay Control of Maneuvering Flexible Structures, American Control Conference 2002.
11. Thomsen, D., Soe-Knudsen, R., 2021. Vibration Control of Industrial Robot Arms by Multi-Mode Time-Varying Input Shaping, Mechanism and Machine Theory, 155, 104072.
12. Tumari M., Shabudin, L., Zawawi, M., Shah, A., 2013. Active Sway Control of a Gantry Crane Using Hybrid Input Shaping and PID Control Schemes, 2nd International Conference on Mechanical Engineering Research, 50 012029.
13. Ünsal S., Gürleyük S., 2012. Gerçek Zamanlı Giriş Şekillendirici Tasarımı, ELECO’2012 Elektrik – Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyomu, Bursa.
14. Yavuz, H., Kapucu, S., 2012. Hybrid Input Shaping to Suppress Residual Vibration of Flexible Systems, Journal of Vibration and Control, January 2012.