Elektro-hidrolik bir sistemin akıllı PID kontrol ile denetimi

Abstract

Hidrolik sistemler endüstriyel uygulamalarda yüksek kuvvet, hassas kontrol ve dayanıklılık gibi avantajları nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. Bu sistemlerin verimliliği, kontrol eforunun iyileştirilmesi ile artırılabilir. Sahip oldukları nonlineer sistem karakteristiği ve içerdikleri belirsizlikler nedeniyle bu sistemlerin kontrolü güçleşmektedir. Nonlineer kontrol tekniklerinde ihtiyaç duyulan hassas matematiksel modelleme gereksinimi, kontrolcü kazançlarının ayarlanması sürecinin karmaşıklığı, endüstride uygulanabilirliği daha yüksek ve kararlılığını bozucu etkilere ve belirsizliklere rağmen koruyabilen bir kontrolcü arayışına neden olmuştur. Bu çalışmada, birçok avantajı ile birlikte bu beklentileri karşılayabileceği öngörülen, hızlı uygulanabilir ve kalıcı durumda kararlılığını sürdürebilen i-PID (Intelligent PID) olarak adlandırılan i-PID yöntemi elektro-hidrolik sistemlerin kontrolü için önerilmiştir. Öncelikle hidrolik bir sistemin nonlineer durum uzayı modeli ve Simscape Fluids modülünde bir deneysel sistemin parametreleri birebir kullanılarak benzetimi ve farklı kontrolcüler ile pozisyon takibi uygulanmıştır. Her iki benzetim çalışması için klasik Ziegler-Nichols metodu ile tasarlanan geleneksel PID kontrolcü, kontrolcü parametreleri sezgisel bir optimizasyon yöntemi olan parçacık sürü optimizasyonu ile belirlenen PID ve i-PID kontrolcüler ile karşılaştırılmıştır. ISE, ITAE ve RMS hata kriterleri bu optimizasyon yönteminde ayrı ayrı uygulanmıştır. Sinüs, basamak ve rampa referans girişleri uygulanarak takip performansları incelenmiştir. Simscape Fluids ve nonlineer model benzetimlerinde tasarlanan i-PID ve PID kontrolcülerin sürtünme kuvvetleri ve farklı yük pertürbasyonları etkisi altında cevabı incelenerek takip performansının değişimi gözlemlenmiştir.