Year 2019, Volume 22 , Issue 4, Pages 288 - 297 2019-12-30

STABILIZATION OF MOBILE ROBOT ARM USING PSO
MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU

Aziz ULUSOY [1] , Mahit GÜNEŞ [2]


In this paper, at first it is introduced designed robot. The information is given about that the supervisor structure of PID controller, Ziegler Nichols (ZN) method and Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. Later, it is mentioned that implementation of PSO to the control system. The results are taken from the USB port ontle  Genuino 101 which is controlling the mobile robot arm and these results are transformed graphics on Matlab. The horizontal and vertical position of the mobile robot arm is defined with gyroscope and accelerometer when the change of mobile robot arm (M4) and wrist turning (M5) motors rechecked.PID controller parameters are determined with closed cycle ZN method and the results are observed as real-time. PID parameters are obtained using PSO and these parameters are applied to the controllers the results are compared as real time. According to the obtained results it is observed that PSO + PID control makes less mistake than according to the classic PID control and it is observed that it reached the needed reference position in a short time.

 

Bu makalede öncelikle tasarlanan robot tanıtılmaktadır. PID denetleyicinin yapısı, Ziegler Nichols (ZN) yöntemi ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması hakkında bilgi verilmektedir. Daha sonra PSO algoritmasının kontrol sistemine uygulanmasından bahsedilmektedir. Mobil robot kolunu kontrol eden Genuino 101’in üzerinde bulunan USB portundan sonuçlar alınmakta ve Matlab’ ta grafiklere dönüştürülmektedir. Mobil robot kolunun dikey ve yataydaki konumu jiroskop ve ivmeölçerler ile belirlenmektedir. Mobil robot kolun konumunda değişim meydana geldiğinde mobil robot kolunun bilek (M4 motoru) ve bilek dönüş (M5 motoru) motorlarının kontrolü yapılmaktadır. PID denetleyici parametreleri kapalı çevrim ZN yöntemi ile belirlenip sonuçlar gerçek zamanlı olarak alınmaktadır. PSO algoritması kullanılarak elde edilen PID parametreleri denetleyicilere uygulanmakta ve sonuçlar gerçek zamanlı olarak karşılaştırılmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre PSO+PID kontrolün Klasik PID kontrole göre daha az hata yaptığı ve en kısa sürede istenen referans konumuna ulaştığı gözlemlenmektedir.

  • Bayrak, A. (2007). Beş Eksenli Bir Robot Kolunun Simülasyonu ve Kontrolü, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
  • Berber, Ö , Ateş, M , Alhassan, H , Güneş, (2016).M . Parçacık Sürü Optimizasyonu ve PID ile Mobil Robotun Optimum Yörünge Kontrolü. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19 (3), 165-169.
  • Chen, J., Ren, Z., Fan, X., (2006).Particle swarm optimization with adaptive mutation and its application research in tuning of PID parameters. Systems and Control in Aerospace and Astronautics, 19-21 Ocak, Çin, 994-999.
  • Doğmuş, O, Kılıc, E, Şit, S, Güneş, M. (2017), PSO Algoritması ile Optimize Edilmiş PID Denetleyicinin Fotovoltaik MPPT Sistemine Uyarlanması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20 (4), 1-8.
  • Gani, A., Açıkgöz, H., Keçecioğlu, Ö.F., Kılıç, E., & Şekkeli, M., (2018). PSO Tabanlı PID ve PID Denetleyiciler ile Senkron Motorun Uyartım Akım Denetimi ve Reaktif Güç Kompanzasyonu Benzetim Çalışması, Akıllı Sistemler ve Uygulamaları Dergisi, Cilt: 1, Sayı: 1, Sayfa 103-110.
  • Gokhan Tasci, Gurkan Kucukyildiz, H. Metin Ertunc, Hasan Ocak, (2012). PID ve Bulanık Mantık ile DC Motorun Gerçek Zamanda DSPIC Tabanlı Konum Kontrolü. Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı (TOK’12).
  • Kayışlı K., Uğur, M. (2017). 3 Serbestlik Dereceli Bir Robot Kolun Bulanık Mantık ve PID ile Kontrolü, Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasar. ve Teknol., Cilt:5, No:4, s:223-234.
  • Keçecioğlu, Ö.F., Gani, A., & Açıkgöz, H.,(2018). DA-DA Azaltan Dönüştürücünün Optimal Denetimi için Parçacık Sürüsü Optimizasyonu Tabanlı LQR Denetleyici Tasarımı. Journal of Scientific Communications, 3rd International Mediterranean Science And Engineering Congress October 24-26, Çukurova University, Congress Center, Adana / Turkey. 873–877.
  • Kennedy, J. and Eberhart, R. C.(1995). “Particle Swarm Optimization” Proc. IEEE int'l conf. on Neural Networks Vol. IV, pp. 1942-1948. IEEE Service Center, Piscataway, NJ.
  • Kılıç, E, Özçalık, H.R, Şit, S. (2016), Üç Fazlı Asenkron Motor İçin Uzay Vektör Darbe Genişlik Modülasyonu Kullanan Yapay Sinir Ağı Temelli Adaptif Hız Kontrol Sistemi Tasarımı, KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(3), 24-32.
  • Kim, D.H., Hirota, K., (2008). Vector control for loss minimization of induction motor using GA-PSO. Applied Soft Computing, 8(4), 1692-1702.
  • Lieslehto, J., (2001). PID Controller Tuning Using Evolutionary Programming. American Control Conference, 25-27 Haziran, ABD, 2828-2833.
  • Mitsukura, Y., Yamamoto, T., Kaneda, M.,(1999). A Design Of Self-Tuning PIDControllers Using A Genetic Algorithm. American Control Conference, 2-4 Haziran, San Diego, 1361 – 1365.
  • Pehlivan F.,. Ankaralı, A, (2015) 5 Serbestlik Dereceli RobotKolunun Kinematik Hesaplamaları Ve Pıd İle Yörünge Kontrolü, Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu,s. 7, İzmir.
  • Shi, Y. and Eberhart, R., May. A, (1998). Modified Particle Swarm Optimizer. In Evolutionary Computation Proceedings, 1998. IEEE World Congress on Computational Intelligence., The 1998 IEEE International Conference on (pp. 69-73). IEEE.
  • Songül S.,(2014). Tank Namlusu Stabilizasyon Sisteminin Arduino ile Uygulanması ve Deneysel Düzeneğinin Hazırlanması, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi / Edirne.
  • URL 1: Tinkerkit Braccio Robot, Teknik Özellikler (2015). https://store.arduino.cc/usa/tinkerkit-braccio Erişim Tarihi 19.07.15
  • URL 2: İleri Algoritma Analizi. Parçacık Sürü Algoritması (2015). http://www.ibrahimcayiroglu.com/Dokumanlar/IleriAlgoritmaAnalizi/IleriAlgoritmaAnalizi-10.Hafta-ParcacikSuruAlgoritmasi.pdf / Erişim Tarihi 19.07.15
Primary Language tr
Subjects Engineering, Electrical and Electronic
Journal Section Electrical and Electronics Engineering
Authors

Orcid: 0000-0002-8287-8639
Author: Aziz ULUSOY
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-1552-3889
Author: Mahit GÜNEŞ

Supporting Institution Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
Project Number 2018/4-5 YLS
Thanks Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Rektörlüğü Bilimsel Araştırma Komisyon Başkanlığı'na projemize katkılarından dolayı teşekkür ederim.
Dates

Application Date : August 1, 2019
Acceptance Date : November 29, 2019
Publication Date : December 30, 2019

Bibtex @research article { ksujes600310, journal = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {1309-1751}, address = {}, publisher = {Kahramanmaras Sutcu Imam University}, year = {2019}, volume = {22}, pages = {288 - 297}, doi = {10.17780/ksujes.600310}, title = {MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU}, key = {cite}, author = {ULUSOY, Aziz and GÜNEŞ, Mahit} }
APA ULUSOY, A , GÜNEŞ, M . (2019). MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi , 22 (4) , 288-297 . DOI: 10.17780/ksujes.600310
MLA ULUSOY, A , GÜNEŞ, M . "MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 (2019 ): 288-297 <http://jes.ksu.edu.tr/en/issue/51076/600310>
Chicago ULUSOY, A , GÜNEŞ, M . "MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 (2019 ): 288-297
RIS TY - JOUR T1 - MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU AU - Aziz ULUSOY , Mahit GÜNEŞ Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.17780/ksujes.600310 DO - 10.17780/ksujes.600310 T2 - Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 288 EP - 297 VL - 22 IS - 4 SN - -1309-1751 M3 - doi: 10.17780/ksujes.600310 UR - https://doi.org/10.17780/ksujes.600310 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU %A Aziz ULUSOY , Mahit GÜNEŞ %T MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU %D 2019 %J Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi %P -1309-1751 %V 22 %N 4 %R doi: 10.17780/ksujes.600310 %U 10.17780/ksujes.600310
ISNAD ULUSOY, Aziz , GÜNEŞ, Mahit . "MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 / 4 (December 2020): 288-297 . https://doi.org/10.17780/ksujes.600310
AMA ULUSOY A , GÜNEŞ M . MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU. KSU J. Eng. Sci.. 2019; 22(4): 288-297.
Vancouver ULUSOY A , GÜNEŞ M . MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 22(4): 297-288.