Manyetik Kaldırma Sisteminin Doğadan Esinlenen Optimizasyon Algoritmaları ile Çok Amaçlı Optimizasyon Tabanlı Kesirli Mertebeden PID Kontrolör Tasarımı


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Melih Görkem Kıranel

Danışman: Banu Ayyıldız

Özet:

Ataşlar, B., "Birden Fazla Zaman Gecikmesine Sahip Veri İletişim Ağlarında Akış Kontrolü İçin µ Manyetik Levitasyon sistemi sürtünmesiz, gürültüsüz ve titreşimsiz olması sayesinde pek çok avantajı beraberinde getirmektedir. Günümüzde birçok mühendislik uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstride yüksek hızlı Maglev trenleri, manyetik rulmanlar, rüzgar türbinleri, çok yönlü asansörler gibi çeşitli kullanım alanları mevcuttur. Doğrusal olmayan ve zamanla değişen manyetik kuvvet sebebiyle kararsız, doğrusal olmayan ve zamanla değişen bir sistemdir. Bu sebeple araştırmacıların ilgisini yoğun olarak çekmektedir. 

Bahsedilen bu sistem üzerinden akım geçen bobin tarafından üretilen manyetik alan ile ferromanyetik bir objenin yer çekimine karşı koyarak askıda temeline dayanmaktadır. Bu çalışmada sistemin kontrolü için Kesir Dereceli PID kontrolör kullanılmıştır. Kullanılan kontrolörün parametreleri ise Çok Amaçlı sürü tabanlı evrimsel algoritmalarla optimize edilmiştir. Evrimsel algoritma olarak, sırasıyla 1995, 2005 ve 2014’de geliştirilmiş olan, Parçacık Sürü Optimizasyonu, Yapay Arı Kolonisi Algoritması ve Gri Kurt Optimizasyonu kullanılmıştır. Literatürde sıkça kullanılmış olan bu algoritmalar bu çalışmada sistem dinamiğindeki performans kriterlerini içinde barındıran amaç fonksiyonuyla çok amaçlı olarak kullanılmıştır. Amaç fonksiyonuna birbiriyle çelişen maksimum üst aşım yüzdesi, yükselme zamanı, oturma zamanı, kalıcı durum hatası kriterleri seçilmiştir. Sistem kontrolünün simülasyonu MATLAB / SIMULINK ortamında yapılmıştır. Performans karşılaştırması amacıyla, aynı sistem için aynı optimizasyon şartları altında klasik PID kontrolü de yapılmıştır. Her iki kontrolör için üç farklı algoritmayla elde edilmiş sonuçlar karşılaştırılmıştır.