Hata Ve Normalize Edilmiş İvme Bilgisine Dayalı Pı Kontrolör Katsayı İyileştirme Yöntemi

Abstract

Bu çalışmanın amacı klasik PI kontrolör katsayılarının iyileştirilmesine yönelik bir ayarlama mekanizması geliştirmektir. Yapılan çalışmada, PID kontrolörler ile basamak yanıtı ve frekans yanıtına bağlı Ziegler-Nichols PID kontrol tasarım yöntemleri incelenmiştir ve literatürde, Ziegler-Nichols tasarım yöntemi ile belirlenen kontrolör parametrelerini iyileştirmek amacıyla geliştirilmiş bir yöntem olan Arttırılmış Ziegler-Nichols katsayı ayarlama yöntemi ele alınmıştır. Bu çalışma ile temel olarak; ayarlama mekanizması, sistem hatası ve normalize edilmiş ivme değişkenlerinin giriş olarak kullanılması ile tasarlanmıştır. Ayrıca, hata ve hatanın değişimi değerleri kullanılarak konum ve sistem yanıtının referans değerine “yaklaşım” ya da referans değerinden “uzaklaşım” davranışı belirlenmiştir. Konum ve sistem yanıtının “yaklaşım” ya da “uzaklaşım” davranışına bağlı olarak ayarlama mekanizmasının fonksiyonu belirlenmiştir. Sonra, uygun ayarlama mekanizması kullanılarak kontrolör parametreleri çevrim içi güncellenmiştir. Geliştirilen mekanizma, ilk olarak Ziegler-Nichols yöntemleri ile belirlenen kontrolör parametrelerini ayarlamak için kullanılmış, aşımlı ve salınımlı sistem yanıtları iyileştirilmiştir. İkinci olarak ayarlama mekanizması çok sönümlü veya yavaş sistem yanıtları sağlayan kontrolör katsayılarını iyileştirmek amacıyla yeniden düzenlenmiştir. Önerilen yöntemin başarımı, Ziegler-Nichols Ayarlamalı PI Kontrol ve Arttırılmış Ziegler-Nichols Ayarlamalı PI Kontrol yöntemlerinin sistem yanıtları ve kontrol çıkışları ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin hem basamak hem de bozucu girişlerine karşı daha iyi bir yanıt sağladığı gözlenmiştir.

The aim of this study is to develope an auto-tuning mechanism for improvement of the coefficients of conventional PI controllers. In this study, PID controllers and the Ziegler-Nichols PID controller design methods based on the step response and the frequency response are investigated and an Augmented Ziegler-Nichols coefficient tuning method which is developed in the literature for the aim of improving Ziegler-Nichols tuned controller parameters is discussed. Basically, in this study, auto tuning mechanism is designed by using system error and normalized accelaration as inputs. Moreover, using the values of the error and the change of the error, position and “approach” or “drift apart” nature of the system response is determined. According to this position and “approach” or “drift apart” nature of the system response the function of the auto tuning mechnasim is determined. Then, the controller gains are updated in an online fashion using the appropriate auto tuning mechanism. The proposed mechanism is firstly used for finetuning the controller gains determined due to Ziegler-Nichols methods where oscillatory and overshooting responses are ameliorated. Secondly, the tuning mechanism is reformulated to finetune the controller gains which produces over damped or sluggish system response. Performance of the proposed method is compared with the system response and control outputs of Ziegler-Nichols Tuned PI Control and Augmented Ziegler-Nichols Tuned PI Control methods. The proposed method provide a better response for both step and disturbance inputs.