Global Conference on Engineering Research (GLOBCER'21), Balıkesir, Turkey, 2 - 05 June 2021, vol.1, pp.754-755
Memristor, which has
been receiving an increasing interest in recent years and is called the missing
circuit element, is tested in different areas. The applicability of the
memristor, which does not have much research on its applications in the field
of control systems, especially in the control tasks to be performed on
nano-sized circuits with the widespread use of high-level memristor based
controller designs and its use in real circuit designs will increase the
sensitivity of these circuits and devices. In this study, a memristor based 2
dof PID controller (2 Dof Mem-PID) is designed to shed light on the
applicability of memristor in the field of control systems. The purpose of
using 2-Dof controllers is to overcome performance, reference tracking,
disturbance rejection and robustness trade-offs that 1-Dof controllers fall
short of. In 2 Dof controllers, thanks
to the parameter added to the controller structure, it is possible to improve
the transient state response of the system while maintaining the disturbance
rejection performance. The derivative and integral operations in the designed
controller structure have been done thanks to memristor circuits. In order to
test the performance of the designed controller, the speed control of a DC
motor was simulated using the designed 2 Dof Mem-PID and 2 Dof PID controllers.
The parameters belonging to the 2 Dof PID controllers are optimized by the PSO
algorithm and the same parameters are used in the 2 Dof Mem-PID controller. The
graphics of the test results of the DC motor at low and high speeds are
presented for comparison.
Son yıllarda artan bir
ilgi görmekte olan ve eksik devre elemanı olarak adlandırılan Memristör farklı
alanlarda test edilmiştir. Kontrol sistemleri alanındaki uygulamarına yönelik
fazla araştırma bulunmayan memristör ile yapılan çalışmalar arttıkça özellikle
üst düzey memristor tabanlı kontrolcü tasarımlarının yaygınlaşması ile nano
boyuttaki devreler üzerinde yapılacak kontrol görevlerinde uygulanabilirliği ve
sonrasında gerçek devre tasarımlarında kullanılması bu devrelerin ve cihazların
hassasiyetini arttıracaktır. Bu çalışmada Memristörün kontrol sistemleri
alanında da uygulanabilirliğine ışık tutmak için Memristör tabanlı bir 2 dof
PID (2 Dof Mem-PID) kontrolcüsü tasarlanmıştır. 2-Dof denetleyicileri
kullanmanın amacı, 1-Dof denetleyicilerin yetersiz kaldığı performans, referans
izleme, bozulmanın bastırılması ve dayanıklılık gibi dengelemelerinin
üstesinden gelmektir. 2 Dof kontrolörde, kontrolör yapısına eklenen parametre
sayesinde bozulmanın bastırılması performansını korurken sistemin geçici durum
cevabını iyileştirmek mümkündür. Yaygın kullanılan 2 Dof PID kontrolör
yapısındaki türev ve integral işlemleri tasarlanan kontrolcüde memristörlü
devreler sayesinde yapılmıştır. Bu sayede memristör tabanlı bir 2 Dof PID
kontrolcüsü elde edilmiştir. Tasarlanan kontrolcünün performansını test etmek
için bir DC motorun hız kontrolü tasarlanan 2 Dof Mem-PID ve 2 Dof PID
kontrolcüleri kullanılarak simüle edilmiştir. 2 Dof PID kontrolcüsüne ait olan
parametreler PSO algoritması ile optimize edilmiştir ve aynı parametreler 2 Dof
Mem-PID kontrolcüsünde de kullanılmıştır. DC motorun Düşük ve yüksek hızlarda
yapılan test sonuçlarına ait grafikler kıyaslama yapılabilmesi açısından
sunulmuştur.