Interval type-2 fuzzy PID controllers and an online self-tuning mechanism
Tufan Kumbasar · Pamukkale University Journal of Engineering Sciences · 2016
Bu çalışmada, Aralık değerli tip-2 bulanık PID (ADT2-BPID) kontrolörlerin içyapıları incelenmiş olup ve de yeni bir öz-ayarlama önerilmiştir.Bu amaçla ilk olarak geleneksel yani tip-1 bulanık PID (T1-BPID) kontrolörler ile ADT2-BPID kontrolörlerin yapısal özellikleri ve tasarım parametreleri incelenmiştir.T1-BPID kontrolörler için önerilmiş olan bir öz-ayarlama yöntemi olan fonksiyon tabanlı özayarlama yöntemi ADT2-BPID kontrolör yapılarına uygulanmıştır.Bu öz ayarlama yöntemi yardımıyla ADT2-BPID kontrolörün ölçekleme çarpanlarının çevrimiçi ayarlanabileceği gösterilmiştir.Önerilen özayarlamalı ADT2-BPID tasarımında sırasıyla T1-BPID, ADT2-BPID kontrolörleri tasarlanmıştır.Benzetim çalışmasında önerilen özayarlamalı yapı tip-1 ve aralık değerli tip-2 eşdeğerleriyle doğrusal olmayan bir konik tank sistemi üzerinde karşılaştırılmıştır.Önerilen öz ayarlamalı ADT2-BPID kontrolör yapısı ile hem ADT2-BPID kontrolör içyapısından gelen fazladan serbestlik derecesi hem de fonksiyon ayarlayıcı tabanlı öz ayarlama yöntemi sayesinde tip-1 bulanık ve tip-2 bulanık eşdeğerlerine kıyasla daha iyi sonuçlar vermiştir.In this study, the general structure of interval type-2 fuzzy PID (IT2-FPID) controllers and a self-tuning mechanism for IT2-FPID controller is presented.In this context, we will present and examine the controller structures of the type-1 fuzzy PID (T1-FPID) and IT2-FPID controllers on a generic a symmetrical 3x3 rule base.Then, an online self-tuning mechanism for IT2-FPID controllers is presented.The presented selftuning mechanism, which was firstly presented for T1-FPID, controllers, tunes the scaling factors of IT2-FPID with respect to the current error value of the control system.A systematic design approach has been also presented for the self-tuning IT2-FPID structure.The performance of the T1-FPID, IT2-FPID and Self-Tuning IT2-FPID structures has been investigated on a simulation study conducted on a nonlinear tank system.The results have shown that, since the proposed approach has more extra degree of freedom provided by its interval type-2 fuzzy sets and self-tuning mechanism, the self-tuning IT2FPID resulted with a superior control performance in comparison with its type-1 and interval type-2 counterparts.