Yıl: 2012 Cilt: 3 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 31 - 39 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme

Öz:
Röle geri-beslemeli kontrol sistemi kullanarak bir süreci ifade eden transfer fonksiyonun bilinmeyen parametrelerinin belirlenmesi son zamanlarda oldukça popüler olmuştur. Yüksek dereceli gerçek süreç transfer fonksiyonları, genellikle, birinci dereceden veya ikinci dereceden kararlı, kararsız ve integratör içeren model transfer fonksiyonları cinsinden modellenir. Bu tür model transfer fonksiyonlarının röle geribeslemeli kontrol sistemleri kullanılarak elde edilmesine yönelik literatürde çok sayıda yayın bulunabilir. Ancak, süreç kontrolünde, bazen süreçler ters cevaplı bir karakteristik gösterebilir. Bu durumda model transfer fonksiyonu sıfır içerecek şekilde seçilmelidir. Artan model parametre sayısının nedeniyle literatürdeki yaklaşımlar ile modelleme işleminde bir takım sıkıntılar ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, literatürde ters cevaplı süreçler için, röle geri-beslemeli kontrol sistemi ile modelleme için önerilen çalışma çok azdır. Bu yüzden, bu bildiri de genetik algoritma ile röle geri-beslemeli kontrol sisteminde ters cevapların modellenmesi verilecektir. Elde edilen modellerin uygunluğu, gerçek ve model transfer fonksiyonların frekans cevap karakteristikleri ve sistemin çıkışında elde edilen osilasyonlar karşılaştırılarak denenmiştir
Anahtar Kelime:

Modeling in relay feedback systems using genetic algorithm

Öz:
In a control system the controller parameters haveto be chosen so that the system behaves in thedesired way. There are two approaches to findproper values of the controller parameters. The firstapproach is to assume a mathematical model of theprocess and then find the controller parametersbased on the assumed model. The second approachis to choose some controller parameters, observe thebehavior of the feedback loop and modify thecontroller parameters until the desired behavior isachieved.Model-based controller design is becoming morepopular in engineering research studies. Manyadvanced control strategies incorporate variousaspects of the internal model principle, whichrequires a model of the system. Some proportionalintegral-derivative(PID) controllers also include animplicit process model in their design. For somecontroller design approaches, such as a Smithpredictor scheme, a process model is a requirement.Therefore, being able to obtain an accurate processmodel is an important task.Recently, the relay feedback control (Aström andHagglund, 1984) has been widely used for theidentification of an assumed model. The method wasoriginally proposed for autotuning of a process byusing limit cycle information, Kc and ωc, directly,but later was also suggested for use in for parameterestimation of a plant transfer function (Luyben,1987).There are several reasons behind the success of therelay feedback method. First, the relay feedbackmethod, as normally used, gives importantinformation about the process frequency response atthe critical gain and frequency, which are theessential data required for controller design.Second, the relay feedback method is performedunder closed loop control. If appropriate values ofthe relay parameters are chosen, the process may bekept in the linear region where the frequencyresponse is of interest. Third, the relay feedbackmethod eliminates the need for a careful choice offrequency. Finally, the method is so simple thatoperators understand how it works.In the literature, the use relay feedback method foropen loop stable, unstable and integrating processescan be found. However, in practice it is possible toencounter processes with inverse response as well.There are only a few studies considering the use ofrelay feedback control system for identification ofsuch processes. Also, the numbers of unknowncoefficients in model transfer function of inverseresponse processes are increased; henceidentification approaches existing in literature maybecome ineffective.Therefore, to overcome the difficulty in identifyingmodel parameters of processes with inverseresponse, this paper a genetic based identificationmethod using relay feedback control system forinverse response processes is given. Obtained modeltransfer function and the real process transferfunction frequency response characteristics andlimit cycle oscillations are compared to illustrate theeffectiveness of the proposed identification method.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Åström, K.J. ve Hägglund, T., (1984). Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and gain margins, Automatica, 20, 5, 645-651.
  • Luyben, W.L., (1987). Derivation of transfer functions for highly nonlinear distillation columns, Ind. Eng. Chem. Res., 26, 2490-249.
  • Kaya, I. ve Atherton, D.P., (2001). Parameter Estimation from Relay Autotuning with Asymmetric Limit Cycle Data, J. Process Control, 11, 429-439.
  • Kaya, I., (1999). Relay feedback Identification and Model Based Controller Design, Doktora Tezi, Sussex University, U.K.
  • Waller, K.V.T. ve Nygardas, C.G., (1975). On inverse response in process control, Ind. Eng. Chem. Fundam., 14,3, 221-223.
  • Luyben, W.L., (2000). Tuning Proportional-Integral controllers for processes with both inverse response and deadtime, Ind. Eng. Chem. Res., 39, 973-976.
  • Alander, J.T., (2008). An indexed bibliography of genetic algoritms in control, Report Series No. 94-1-CONTROL, ftp.uwasa.fi directory cs/report94-1 file gaCONTROLbib.pdf.
  • Holland, J.H., (1975). Adaptation in Natural and Artificial System Ann Arbor, The Universty of Michigan, USA.
  • Karr, C.L. ve Freeman, M., (1999). Industrial Applications of Genetic Algorithms, CRC Pres, New York.
  • Goldenberg, D.E., (1989). Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley Longman.
  • Şen, Z., (2004,). Genetik Algoritmalar ve En İyileme Yöntemleri, Su Vakfı, İstanbul.
APA KAYA İ, NALBANTOĞLU M (2012). Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. , 31 - 39.
Chicago KAYA İbrahim,NALBANTOĞLU MUSTAFA Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. (2012): 31 - 39.
MLA KAYA İbrahim,NALBANTOĞLU MUSTAFA Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. , 2012, ss.31 - 39.
AMA KAYA İ,NALBANTOĞLU M Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. . 2012; 31 - 39.
Vancouver KAYA İ,NALBANTOĞLU M Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. . 2012; 31 - 39.
IEEE KAYA İ,NALBANTOĞLU M "Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme." , ss.31 - 39, 2012.
ISNAD KAYA, İbrahim - NALBANTOĞLU, MUSTAFA. "Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme". (2012), 31-39.
APA KAYA İ, NALBANTOĞLU M (2012). Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 3(1), 31 - 39.
Chicago KAYA İbrahim,NALBANTOĞLU MUSTAFA Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 3, no.1 (2012): 31 - 39.
MLA KAYA İbrahim,NALBANTOĞLU MUSTAFA Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol.3, no.1, 2012, ss.31 - 39.
AMA KAYA İ,NALBANTOĞLU M Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi. 2012; 3(1): 31 - 39.
Vancouver KAYA İ,NALBANTOĞLU M Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi. 2012; 3(1): 31 - 39.
IEEE KAYA İ,NALBANTOĞLU M "Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme." Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 3, ss.31 - 39, 2012.
ISNAD KAYA, İbrahim - NALBANTOĞLU, MUSTAFA. "Röle geri-beslemeli sistemlerde genetik algoritma ile modelleme". Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 3/1 (2012), 31-39.