Bulanık kayma kipli kontrol yönteminin iyileştirilmesi

Abstract

Bulanık mantık kontrol ve kayma kipli kontrolün karalılık ve istenen performans ölçütlerini elde etmek için birleştirilmesi kontrol araştırmalarının etkin bir alanını oluşturmaktadır. Bu çalışmalar temel olarak iki grupta sınıflandırılabilir. Birinci gruptaki çalışmalar geleneksel kayma kipli kontrol stratejilerini kullanırlar. Daha sonra bu şekilde, kontrol mekanizmalarını sınıflandırmak veya geliştirmek için bulanık modellerden yararlanırlar. Bu tür kontrol stratejileri kayma kipli bulanık kontrol olarak bilinmektedir. İkinci gruptaki çalışmalar genellikle tek girişli bir bulanık mantık kontrolör kullanan geleneksel kayma kipli kontrolörün giriş-çıkış ilişkisinin tahmini değerini elde etmekle ilgilenirler. Bu yapıda ise kayma kipli kontrolör prensipleri parametre uyarlaması veya dayanıklı ve kararlı bir tasarım için bulanık mantık kontrolör yapısı içinde kullanılmaktadır. Bu tür kontrolörler bulanık kayma kipli kontrolör olarak bilinmektedir. Bu tez çalışmasında ikinci grupta olan bulanık kayma kipli kontrolör yapıları incelenerek literatürde tanımlanmış olan iki girişli hiyerarşik bulanık kayma kipli kontrolör yapısının daha da iyileştirilirmesi üzerinde durulmuştur. Bu amaçla tek girişli bir hiyerarşik bulanık kayma kipli kontrolör tasarlanarak daha az kural tablosu ile aynı sonuç ya da daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Benzetim çalışmalarında kayma kipli kontrolöre ait kayma yüzeyi değişkeni ve ölçekleme faktörleri genetik algoritma optimizasyon yöntemi ile adil bir şekilde elde edilmiştir. Hiyerarşik yapılar ile klasik PID, bulanık PI ve geleneksel kayma kipli kontrolör yapılarının doğrusal ve doğrusal olmayan sistemler üzerinde performansları karşılaştırılmıştır. Benzetim sonuçlarında hiyerarşik yapıların en iyi sonucu verdiği görülmüş ve ayrıca sonuçlar iki girişli hiyerarşik bulanık kayma kipli kontrolörün performansının tek girişli yapı ile daha az kural kullanılarak elde edildiğini göstermiştir.

Integrating fuzzy logic control and sliding mode control to achieve stability and desired performance criteria is an active area of the control researches. These studies can be classified in two groups. The studies in the first group use conventional sliding mode control strategies. Then in some way, they make use of fuzzy models to simplify or to improve the control mechanism. This kind of control strategies are known as sliding mode fuzzy controller. The studies in the second group deal with obtaining an approximate value of the input-output relation of a conventional sliding mode controller generally realized with a single input fuzzy logic controller. In this structure, the sliding mode control principles are used in the fuzzy logic controller architecture for parameter adaptation or for a robust and stable design. This kind of controllers are known as fuzzy sliding mode controllers. In this thesis fuzzy sliding mode control strategies are surveyed and a higher order hierarchical fuzzy sliding mode control with two inputs method which is proposed in the literature is improved. Then a higher order hierarchical fuzzy sliding mode control with one input is designed and obtaining the same or better result with a low rule base. In the simulations the sliding surface parameters and scaling factors are obtained fairy by a genetic algorithms optimization. The performance of hierarchical structures, classical PID, fuzzy PI and conventional sliding mode control are compared in a linear and non-linear systems. From the simulations it is seen that the best result are obtained with hierarchical structures and also the results show that the performance of higher order hierarchical fuzzy sliding mode control with two inputs can be obtained by using less fuzzy rules with a one input rule base.