PRATİKTE KULLANILAN BAZI KAYAN KİPLİ KONTROL TEKNİKLERİNİN TEORİK VE DENEYSEL İNCELENMESİ

Kayan kipli kontrol, uygun şartlar yerine geldiğinde, dış bozucular ve belirsizliklere rağmen istenilen dinamik davranışı sağlayabilen gürbüz bir kontrol yöntemidir. Kayan kipli kontrol yöntemi, uygulama basitliği ve gürbüzlüğünden dolayı, son yıllarda gözde hale gelmiş, çok sayıda kayan kipli kontrol tekniği geliştirilmiş, mühendislik uygulamalarda yerini almıştır. Ancak, açık literatürde bu kontrol tekniklerinin çeşitli gerçek sistemler üzerinde aynı anda uygulandığı kapsamlı bir çalışma bulunmadığı görülmüştür. Bu çalışmada, pratikte kullanılan bazı kayan kipli kontrol teknikleri çeşitli gerçek sistemler üzerinde teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, tek giriş tek çıkışlı doğru akım motoru tahrikli doğrusal bilyalı kızak sistemi, doğrusal olmayan basit ters sarkaç ve tek giriş çok çıkışlı dolaylı tahrikli doğrusal olmayan arabalı ters sarkaç sistemi olmak üzere üç farklı gerçek sistem kullanılmıştır. Bu sistemlerin kontrolleri, hem teorik hem de deneysel olarak tatmin edici düzeyde gerçekleştirilmiş, elde edilen çok sayıda simülasyon ve deney sonuçları değerlendirilerek karşılaştırmalar yapılmış, çeşitli sonuçlar çıkarılmış, ileriye dönük çalışmalar için önerilerde bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler:

Kayan kipli kontrol, doğrusal olmayan sistem, ters sarkaç, modelleme, simülasyon, deney

PDF

___

Young, K.D., ve Utkin, V.I., and Özgüner, Ü., “A Control Engineer's Guide To Sliding Mode Control,” IEEE Trans. Control Sys. Tech., Cilt 7, No 3, 328-342, 1999.
Utkin V.I., "Variable Structure Systems with Sliding Modes", IEEE Transactions on Automatic Control, Cilt AC-22, No 2, 212–222, 1977.
Utkin, V.I., "Sliding Mode Control in Mechanical Systems", IEEE Industrial Electronics, Control and Instrumentation, IECON '94, Bologna, İtalya,1429-1431, 5-9 Eylül 1994.
Nguyen, D., Sliding-Mode Control: Advanced Design Techniques, Doktora Tezi, University of Techology, Sydney, 1998.
Susperregui, A., Tapia, G. ve Y, Tapia, A., "Application of Two Alternative Sliding-Mode Control Approaches to DC Servomotor Position Tracking", IET Electric Power Applications, Cilt 1, No 4, 611-621, 2007.
Eker İ., "Sliding Mode Control with PID Sliding Surface and Experimental Application to an Electromechanical Plant", ISA Transactions, Cilt 45, No 1, 109-118, 2006.
Brandtstädter, H., ve Buss, M., "Control of Electromechanical Systems Using Sliding Mode Techniques", IEEE Conf. on Decision and Control, 44th IEEE Conference, Seville, İspanya, 1947-1952, 12-15 Aralık 2005.
Park, T., ve Park, K., "Sliding Mode Control Based on Pole-Placement Method for Position Control of Linear Stage", ICCAS-SICE, Fukuoka, Japonya, 5127-5130, 18-21 Ağustos 2009.
Nafa, F., Labiod, S. ve Chekireb, H., "A Structured Sliding Mode Controller for a Class of Underactuated Mechanical Systems", Systems, Signal Processing and Their Applications (WOSSPA), 7th International Workshop on Systems, Tipaza, Cezayir, 243-246, 9-11 Mayıs 2011.
Rao, S., Brandtstädter, H., Buss, M., ve Utkin, V.I., "Sliding Mode Control in Mechanical Systems with Electric Actuators", In Proceedings of the 8th Int. Workshop on VSS, Vilanova, İspanya, 1-4, 6-8 Eylül 2004.
Shin, S. Y., Lee, J. Y., Sugisaka, M., ve Lee, J. J., "Decoupled Fuzzy Adaptive Sliding Mode Control For Under-Actuated Systems With Mismatched Uncertainties", Proc. IEEE Int. Conf. on Information and Automation, Harbin, Çin, 599-604, 20-23 Haziran 2010.
Qian, D., Yi, J., Zhao, D., ve Hao, Y., "Hierarchical Sliding Mode Control For Series Double Inverted Pendulums System" , IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, Pekin, Çin, 4977-4982, 9-15 Ekim 2006.
Hao, Y.,Yi, J., Zhao, D., ve Qian, D., "Robust control Using Incremental Sliding Mode For Underactuated Systems With Mismatched Uncertainties", Proceedings of 2008 American Control Conference, Seattle, USA, 532-537, 11-13 Haziran 2008.
Åström, K.J., Hägglund, T., PID Controllers: Theory, Design, and Tuning, In¬struments Society of America, North Carolina, USA, 1995.
Hung, J.Y., Gao, W., ve Hung, J.C. “Variable structure control: A survey”, IEEE Transactions on Industrial Elect., Cilt 40, No 1, 2–22, 1993.
Utkin, V.I., Sliding Modes in Control Optimization, Communication and Control, Eng. Series, Springer-Verlag, Berlin, 1992.
Salamcı, M.U. ve Tombul, G.S., "Sliding Mode Control Design with Time Varying Sliding Surfaces for a Class of Nonlinear Systems", IEEE Int. Conf. on Control Applications, Münih, Almanya, 996-1001, 4-6 Ekim 2006.
Slotine, J.J.E. ve Li, W., Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1991.
Wang, W., Yi, J., Zhao, D., ve Liu, D, "Design of a Stable Sliding-Mode Controller for a Class of Second-Order Underactuated Systems", IEE Proc.-Control Theory and Applications, Cilt 151, No. 6, 683-690, Kasım 2004.
Qian, D., Yi, J. ve Zhao, D., "Hierarchical Sliding Mode Control to Swing up a Pendubot", Proceedings of American Control Conf. IEEE, NewYork, 5254-5259, 9-13 Temmuz 2007.
Qian, D., Yi, J., Zhao, D., ve Hao, Y., "Hierarchical Sliding Mode Control for Series Double Inverted Pendulums System", Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems IEEE, Pekin, Çin, 4977-4982, 9-15 Ekim 2006.
Hao, Y., Yi, J., Zhao, D., ve Wang, W., "Proposal of Incremental Sliding Mode Control", Innovative Computing, Information and Cont., ICICIC'06 IEEE, Pekin, 340-343, 2006.
Zehar, D., ve Benmahammed, K., “Optimal sliding mode control of the pendubot” Int. Research J. of Computer Sci. and Information Syst. (IRJCSIS), Cilt 2, No 3, 45-51, Nisan 2013.
Wang, W., Yi, J., Zhao, D., ve Liu, X., "Design of Cascade Fuzzy Sliding-Mode Controller", Proc. of the American Control Conf. IEEE, Portland, USA, 4649–4654, 8-10 Haziran 2005.
Kalaycı, M.B., Kayan Kipli Kontrol Tekniklerinin Teorik ve Deneysel Olarak İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Bozok Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013.
Yiğit, İ., "Bir Arabalı Ters Sarkaç Sisteminin Tasarımı, İmalatı ve Darbe Eni Modüleli Kayan Kipli Kontrolü", UMTS 2007, Cumhuriyet Üniv., Sivas, Türkiye, 273-282, 7-9 Haziran, 2007.
Yiğit, İ., “Bir Dönel Ters Sarkaç Sisteminin Tasarımı, İmalatı ve Darbe Eni Modüleli Kayan Kipli Kontrolü”, TOK 2006 Sempozyumu, TOBB Üniv., Ankara, Türkiye, 480-487, 6−8 Kasım 2006.
Yiğit, İ., "Dönel Ters Sarkaç Sisteminin Modellenmesi Ve Parametrelerinin Deneysel Olarak Belirlenmesi", TOK 2010, GYTE, Gebze, Türkiye, 357-362, 21-23 Eylül 2010.
Yiğit, İ., "Arabalı Ters Sarkaç Sisteminin Modellenmesi ve Parametrelerinin Deneysel Olarak Belirlenmesi" ,TOK 2010, GYTE, Gebze, Türkiye, 363-368, 21-23 Eylül 2010.