"Manyetik Levitasyon Sistemleri İçin Ağırlıklı Geometrik Merkez Yöntemi ile PI-PD Kontrolcü Tasarımı"

Abstract

Öz:Manyetik levitasyon (Maglev) sistemleri, mühendislik sistemlerinde sürtünmeyi en aza indiren çözümler sunduğundan, güncel mühendislik çalışmalarındandır. Bu çalışmada, yeni bir PI-PD kontrolcü tasarımprosedürü sunulmuştur. PI-PD kontrolcüleri, bir PI (iç döngü) ve bir PD (dış döngü) kombinasyonundanoluşur. İç döngünün amacı, açık döngü kararsız sistemi kararlı kılmaktır. Dış döngünün amacı, kapalı döngüsisteminin toplam performans gereksinimlerini sağlamaktır. Tasarım prosedürü, kontrolcü parametreleridüzleminde kararlılık sınır eğrisi kullanılarak çizilen kararlı bölgenin elde edilmesi ve bu bölgenin ağırlıklıgeometrik merkezinin (AGM) hesaplanmasına dayanır. Tasarım prosedüründe, ilk olarak, iç döngü için PDkontrolcü parametrelerinin düzlemindeki kararlı bölge ve bunun ağırlıklı geometrik merkezi hesaplanır.İç döngü, belirtilen AGM kontrol parametreleri kullanılarak tek bir bloğa indirgenir ve ardından prosedür,farklı tasarımlarda faz ve kazanç payı performans gereksinimlerini uygulayan bir test fonksiyonu kullanılarak dış döngü PI denetleyicisi için tekrarlanır. Deneysel çalışma, önerilen metodoloji ile tasarlanan PI-PDkontrolcünün literatürde bulunan alternatiflere göre daha üstün performans sergilediğini göstermektedir.

Öz:Since magnetic levitation systems offer solutions that minimize friction in engineering systems, they are subject to current engineering studies. In this study, a new PI-PD controller design procedure has been presented. A PI-PD controller consists of a combination of a PI (inner loop) and a PD (outer loop). The purpose of the inner loop is to stabilize the open loop unstable system. The purpose of the outer loop is to provide the total performance requirements of the closed loop system. The design procedure is based on obtaining the stability area plotted using the stability boundary curve in the control parameters plane, and then calculating the weighted geometrical center (WGC) of the stability region. In the design procedure, first, the stable region in the plane of the PD controller parameters for the inner loop and its weighted geometrical center are computed. The inner loop is reduced to a single block by using specified WGC control parameters, and then the procedure is repeated for the outer loop PI controller by using of a test function imposing the phase and gain margin performance requirements in different designs. Experimental study shows that the PI-PD controller, which is designed with the suggested methodology, exhibits superior performance compared to the alternatives available in the literature.