KLASİK BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ PROBLEMİ : INVERTED PENDULUM

Benzer belgeler
Bulanık Mantık Denetleyiciler

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

rasgele değişkeninin olasılık yoğunluk fonksiyonu,

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

Bulanık Mantık Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Arasınav - 11 Nisan 2014 Süre: 1 Saat 30 Dakika

İleri Diferansiyel Denklemler

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

Tesadüfi Değişken. w ( )

11.Konu Tam sayılarda bölünebilme, modüler aritmetik, Diofant denklemler

BULANIK MANTIK ile KONTROL

DENEY 5 RC DEVRELERİ KONDANSATÖRÜN YÜKLENMESİ VE BOŞALMASI

Örnek 4.1: Tablo 2 de verilen ham verilerin aritmetik ortalamasını hesaplayınız.

Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. BÖLÜM 7. Adi Diferansiyel Denklemlerin Sayısal Çözümü

TERMODİNAMİĞİN TEMEL EŞİTLİKLERİ

Gerçek uygulamalarda, standart normal olmayan sürekli bir rassal. değişken, sıfırdan farklı bir ortalama ve birden farklı standart sapma

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

BMÜ-421 Benzetim ve Modelleme MATLAB SIMULINK. İlhan AYDIN

Yaklaşık Düşünme Teorisi

İSTATİSTİKSEL PROSES KONTROLÜ

SÜREKLİ OLASILIK DAĞILIŞLARI

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

SIMÜLASYON DERS SORUMLUSU: DOÇ. DR. SAADETTIN ERHAN KESEN. Ders No:5 Rassal Değişken Üretimi

Hızlı Düzey Küme Yöntemine Bağlı Retinal Damar Bölütlemesi. Bekir DİZDAROĞLU. KTÜ Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

KISITLI OPTİMİZASYON

Kümülatif Dağılım Fonksiyonu (Sürekli)





Mohr Dairesi Düzlem Gerilme

KirişlerdeİçKuvvetler Normal Kuvvet, KesmeKuvveti vemoment Diyagramları

RASGELE SÜREÇLER İ.Ü. ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ İLETİŞİM LABORATUVARI ARALIK, 2007

Ders #2. Otomatik Kontrol. Laplas Dönüşümü. Prof.Dr.Galip Cansever

OTOMOBİLLER İÇİN BULANIK MANTIK TABANLI HIZ SABİTLEYİCİ BİR SİSTEM

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

Ayrık zamanlı sinyaller için de ayrık zamanlı Fourier dönüşümleri kullanılmatadır.

BURULMA. Deformasyondan önce. Daireler yine dairesel kalır. Boyuna çizgiler çarpılır. Radyal çizgiler doğrusal kalır Deformasyondan sonra

QUANTILE REGRESYON * Quantile Regression

MAT 101, MATEMATİK I, FİNAL SINAVI 08 ARALIK (10+10 p.) 2. (15 p.) 3. (7+8 p.) 4. (15+10 p.) 5. (15+10 p.) TOPLAM

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

Kapalı Ortam Sıcaklık ve Nem Denetiminin Farklı Bulanık Üyelik Fonksiyonları Kullanılarak Gerçekleştirilmesi

4. Bulanık Sayılar- Üyelik Fonksiyonları

Rastgele Değişkenlerin Dağılımları. Mühendislikte İstatistik Yöntemler

2. Klasik Kümeler-Bulanık Kümeler

Dijital Kontrol Sistemleri Prof.Dr. Ayhan Özdemir. Dengede bulunan kütle-yay sistemine uygulanan kuvvetin zamana göre değişimi aşağıda verilmiştir.

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

Rassal Değişken Üretimi

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

Meslek lisesi ve devlet lisesine giden N tane öğrenci olduğu ve bunların yıllık okul harcamalarına ait verilerin olduğu varsayılsın.

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

MAT355 Kompleks Fonksiyonlar Teorisi I Hafta 13

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

Matematik Ders Notları. Doç. Dr. Murat Donduran

SÜREKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER

Kuvvetli Asit ve Kuvvetli Baz Titrasyonları

6. İDEAL GAZLARIN HAL DENKLEMİ

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

İÇİNDEKİLER. Ön Söz Saymanın Temel Kuralları Permütasyon (Sıralama) Kombinasyon (Gruplama) Binom Açılımı...

DERS İÇERİKLERİ, KAZANIMLAR, DERSLER ARASI İLİŞKİ Çizelge 2.

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - I

Bulanık Küme Kavramı BULANIK KÜME. Sonlu ve Sonsuz Bulanık Kümeler. Sonlu ve Sonsuz Bulanık Kümeler

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

1. KEYNESÇİ PARA TALEBİ TEORİSİ

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

OLASILIK ve KURAMSAL DAĞILIMLAR

fonksiyonu için in aralığındaki bütün değerleri için sürekli olsun. in bu aralıktaki olsun. Fonksiyonda meydana gelen artma miktarı

TERMODİNAMİĞİN BİRİNCİ YASASI

Pervane 10. PERVANE TEORİLERİ. P 2 v 2. P 1 v 1. Gemi İlerleme Yönü P 0 = P 2. Geliştirilmiş pervane teorileri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

13. Olasılık Dağılımlar

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

BÖLÜM 9 NORMAL DAĞILIM

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

MATEMATiKSEL iktisat

İstatistik, genel olarak, rassal bir olayı (ya da deneyi) matematiksel olarak modellemek ve bu model yardımıyla, anakütlenin bilinmeyen karakteristik

Bekleme Hattı Teorisi

MODÜL 4 HESAP TABLOSU UYGULAMALARI 2

EXCEL DE BENZETİM ÖRNEKLERİ BMÜ-422 BENZETİM VE MODELLEME

G( q ) yer çekimi matrisi;

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

Mustafa Sezer PEHLİVAN. Yüksek İhtisas Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü

İşaret ve Sistemler. Ders 2: Spektral Analize Giriş

ELKE315-ELKH315 Introduction to Control Systems FINAL January 2, 2016 Time required: 1.5 Hours

EME Sistem Simülasyonu. Giriş. Olasılık Dağılımı. Rassal Degiskenler

ARALIK TAHMİNİ (INTERVAL ESTIMATION):

Başlangıç Temel Programının Bilinmemesi Durumu

MS Excel. Excel Microsoft Office in bir parçasını oluşturur. Office 2007, Office 2010, Office 2013, Office 2016

ULAŞTIRMA MODELİ VE ÇEŞİTLİ ULAŞTIRMA MODELLERİ

SİMÜLASYON ÇEŞİTLERİ HAZIRLAYAN: ÖZLEM AYDIN

Transkript:

KLASİK BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ PROBLEMİ : INVERTED PENDULUM M.Ali Akcayol Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü (Yüksek Lisans Tezinden Bir Bölüm) Şekil 1' de klasik pendulum sistem görülmektedir. Uzun yıllardır kontrol teorileri için ilginç bir araştırma konusu olmuştur. Sistemin diferansiyel denklemi şu şekilde ifade edilir; 2 2 2 ml d θ / dt + ( mlg)sin( θ) = τ = u( t) (1) Burada m pendulumun üst noktasındaki direğin kütlesi, l pendulumun uzunluğu, θ saat yönünde dikey açı sapması, τ = ut () dönme momenti (u(t) = kontrol hareketi), t zaman ve g yerçekimi sabit değeridir. θ τ Şekil 1. Inverted pendulum Durum değişkenleri x 1 ve x 2 'yi x 1 = θ ve x2 = dθ / dt kabul edilirse kesikli zamanlı (discrete-time) denklem olarak aşağıdaki ifadeler yazılabilir, x ( k+ 1) = x ( k) + x ( k) (2) 1 1 2 x ( k+ 1) = x ( k) + x ( k) u( k) (3) 2 1 2 1

Bu problemde bulanık denetleyici giriş değişken olarak alınan x 1 ve x 2 ' nin değişim aralıkları, 2 x 2 ve 5dps x 5dps (dps= her saniye için derece) olarak belirlenebilir. 1 2 Adım 1: Önce x 1 için üç üyelik fonksiyonu oluşturulabilir. Şekil 2' de görüldüğü gibi pozitif değerler için (P), sıfır (Z) ve negatif değerler için (N) alınmıştır. Şekil 2. x 1 girişi için üyelik fonksiyonu Daha sonra x 2 için üyelik fonksiyonu oluşturularak şekil 3' te görüldüğü gibi, pozitif değerler için (P), sıfır için (Z) ve negatif değerler için (N) bulanık değerleri verilmiştir. Şekil 3. x 2 girişi için üyelik fonksiyonu Adım 2: Kontrol aralığı 5 üyelik fonksiyonuyla şekil 4' te görüldüğü gibi oluşturulabilir. u(k) değerinin değişim aralığı 24 u k + 24 olarak alınmıştır. 2

Şekil 4 u( k) için üyelik fonksiyonu Adım 3: 3x3 kural tablosunda 9 kural tanımlanabilir. Çizelge 1 inverted pendulum' u dengelemek için kullanılan giriş ve çıkış bulanık değerleri içermektedir. Çizelge 1. Inverted pendulum kural tablosu x 1 \ x 2 P Z N P PB P Z Z P Z N N Z N NB Adım 4: Çizelge 1' de görülen kurallar kullanılarak bu problem simüle edilirse, önce başlangıç için keskin değerleri, x 1 ()= 0 1 ve x = dps alınabilir. Sistem 4 döngü için simüle edilecektir. ( 0 k 3). 2 4 Her döngü için sonuç, üyelik fonksiyonlarına girilen iki giriş değişkeni kullanılarak bulunacaktır. Kural tablosundan u( k) kontrol hareketini tesbit ederek, durulaştırma işlemi için ağırlık ortalaması metodu kullanılacaktır. Bulunan değerler x 1 ve x 2 ' nin bir sonraki değerlerini hesaplamak için kullanılacaktır. Şekil 5 ve 6 x 1 ve x 2 için başlangıç şartlarını göstermektedir. Kural tablosu kullanılarak aşağıdaki eşitlikler yazılabilir. Eğer (x 1 = P) ve (x 2 = Z) ise (u = P) Eğer (x 1 = P) ve (x 2 = N) ise (u = Z) Eğer (x 1 = Z) ve (x 2 = Z) ise (u = Z) min(0.5,0.2) = 0.2 (P) min(0.5,0.8) = 0.5 (Z) min(0.5,0.2) = 0.2 (Z) 3

Eğer (x 1 = Z) ve (x 2 = N) ise (u = N) min(0.5,0.8) = 0.5 (N). Kontrol değişkeni u için bulanık çıkışlar ve bunların birleşimi şekil 7' de ve durulaştırılmış kontrol değeri şekil 8' de görülmektedir. Şekil 5. x 1 girişi için başlangıç değeri Şekil 6. x 2 girişi için başlangıç değeri Şekil 7. Kuralların bulanık çıkarımlarının birleşimi 4

Şekil 8. Durulaştırma Birinci döngü için durulaştırılmış kontrol değişkeni u için -1.714 değerini bulunmuştur. u = (0.2*8 + 0.5*0 + 0.2*0 + 0.5*(-8))/(0.2+0.5+0.2+0.5) = -1.714 Bir sonraki adım için başlangıç değerleri hesaplanırsa, olur. x 1 (1) = x 1 (0) + x 2 (0) = 1-4 = -3 x 2 (1) = x 1 (0) + x 2 (0) u(0) = 1-4 - (-1.714) = -1.286 İkinci döngü için başlangıç değerleri x 1 ()= 0 3 ve x 2 = -1.286 olarak bulunmuştur. Kural tablosu kullanılarak Eğer (x 1 = N) ve (x 2 = N) ise (u = NB) Eğer (x 1 = N) ve (x 2 = Z) ise (u = N) min(1, 0.2572) = 0.2572 (NB) min(1, 0.7428) = 0.7428 (N) bulanık değerleri elde edilir. Bulanık birleşim ve durulaştırılmış değer -10.0576' dır. Üçüncü döngü için başlangıç değerlerini u = -10.0576 değeri kullanılarak hesaplanırsa, x 1 (2) = x 1 (1) + x 2 (1) = -3-1.286 = - 4.286 x 2 (2) = x 1 (1) + x 2 (1) u(1) = -3-1.286 - (-10.0576) = 5.7716 5

olur. Bir sonraki adım için başlangıç değerleri x 1 (2) = -4.286 ve x 2 (2) = 5.7716 bulunur. Kural tablosu kullanılarak aşağıdaki eşitlik yazılabilir. Eğer (x 1 = N) ve (x 2 = P) ise (u = Z) min(1,1) = 1 (Z) Kontrol değişimi u(2) için 0 bulunmuştur. Bir sonraki adım için kullanılırsa, x 1 (3) = x 1 (2) + x 2 (2) = - 4.286 + 5.7716 = 1.4856 x 2 (3) = x 1 (2) + x 2 (2) u(2) = - 4.286 + 5.7716-0 = 1.4856 bulunur. Kural tablosu kullanılarak aşağıdaki bulanık çıkarımlar yapılır. Eğer (x 1 = Z) ve (x 2 = P) ise (u = P) min(0.2572, 0.29712) = 0.2572 (P) Eğer (x 1 = Z) ve (x 2 = Z) ise (u = Z) min(0.2572, 0.70288) = 0.2572 (Z) Eğer (x 1 = P) ve (x 2 = P) ise (u = PB) min(0.7428, 0.29712) = 0.29712 (PB) Eğer (x 1 = P) ve (x 2 = Z) ise (u = P) min(0.7428, 0.70288) = 0.70288 (P). 4. adım için u = 8.212 değeri bulunur. Bir sonraki adımda u = 8.212 değeri başlangıç değeri için kullanılacaktır. Böylece giriş değerileri aşağıdaki gibi bulunur. x 1 (4) = x 1 (3) + x 2 (3) = 1.4856 + 1.4856 = 2.9712 x 2 (4) = x 1 (3) + x 2 (3) u(3) = 1.4856 + 1.4856 8.212 = -5.2408 x 1, x 2 ve u(k) için 4 adımlık simülasyonu şekil 9-13' de gösterilmektedir. Şekil 9. Başlangıç değerleri x 1 (1) = 1, x 2 (1) = -4 6

Şekil 10. Adım 1: x 1 (1) = -3, x 2 (1) = -1.286 Şekil 11. Adım 2: x 1 (2) = -4.286, x 2 (2) = 5.7716 Şekil 12. Adım 3: x 1 (3) = 1.4856, x 2 (3) = 1.4856 Şekil 13. Adım 4: x 1 (4) = 2.9712, x 2 (4) = -5.2408 7