In this study, the stability against external forces acting on pan-tilt system is tried to beprovided with different control structures. Pan-tilt system is used in very large areasand different applications. In particular, The platform where it is located can be usedfor the need to indicate a sensor(camera, laser, etc.) to a spesific target while moving.The pan-tilt system has two rotary part (pan and tilt), driven by actuators, with twodegrees of freedom. According to the mathematical axis set, the pan part rotates thesystem in the z-axis (yawing) and the tilt part rotates the system in the x-axis (rolling).We need information about the system model to design the control structure. In thisstudy, the system model is obtained by using two methods. The first method is toexpress the system with mathematical equations. Since the pan-tilt system is a twodegree of freedom robot system, it can be modeled by the Lagrange-Euler equation.The second methods for system modeling are system identification and parameterestimation. In the system identification method, experimental data are used to obtainthe transfer function of the system model. In the parameter estimation method, theparameter values of the system structure (transfer function or state space model)which is defined parametrically with mathematical equations are tried to be estimated.Hardware structure of pan tilt system; two actuators, main mechanical platform, twoprogrammable cards and MEMS (Micro-Electrical-Mechanical System) sensor. For theactuator of the system, dc motor with encoder and gearbox is preferred. Mechanicalparts of the pan tilt system used in the experiments are designed in the SOLIDWORKSprogram and output is printed on the three-dimensional printer. The main processorof the pan tilt system is the STM32F407 arm based microprocessor manufactured by the STMicroelectronics semiconductor company. The other programmable card isArduino, an open-source electronic platform. In this study, Arduino is used to read theangle information of the platform from the MEMS sensor. MEMS sensor; gyroscope,accelerometer and magnetometer sensors are formed by combining a board.Pan tilt is a system with two inputs and three outputs. In order to control thissystem, two methods in different structures (coupled and decoupled MIMO) arecompared. The first method; the two systems can be separated as the system isbasically considered as the control of the movement of the two orthogonal structuresin the highway and sideway movement. In this way, the system can be divided intotwo single input single output (SISO) structures and the control structure can bedesigned. Thus, these two structures can be controlled independently of each other.PID and LQR methods are compared for this SISO control. The second method; Evenif the system is positioned close to perfection and positioned orthogonal, the angularvelocity effects of the axes can be negligible in high inertia. That is, the input voltageapplied to any axis can affect not only its axis but also other axes. This structure iscalled as the coupled MIMO system. There are many methods in the literature for thedetermination of the MIMO control parameters. Static output feedback (SOF) andstatic state feedback (SSF) methods are investigated.In this study; SOF base method of coupled MIMO methods are compared withZiegler-Nichols based PID method for decoupled SISO controler design.

Bu çalışmada, pan-tilt sistemine etki eden harici kuvvetlere karşı kararlılık, farklıkontrol yapıları ile sağlanmaya çalışılmaktadır. Pan-tilt sistemi oldukça geniş alanlardave farklı uygulamalarda kullanılmaktadır. Özellikle, bulunduğu platform hareketederken belirli bir hedefe bir sensörle (kamera, lazer mesafe bulucu vb.) işaretetme ihtiyacı için kullanılabilmektedir. Pan-tilt sistemi, eyleyiciler tarafından tahrikedilen iki döner (pan ve tilt) ekleme sahiptir. Matematiksel eksen takımına göre, pankısmı sistemi z ekseninde (yalpalama) ve tilt kısmı sistemi x ekseninde (yuvarlanma)döndürmektedir. Kontrol yapısı tasarlamak için sistem yapısı hakkında bilgiye ihtiyacımız vardır.Bu çalışmada sistem modeli iki yöntem kullanılarak elde edilmektedir. Birinciyöntem, sistemi matematiksel denklemlerle ifade etmektir. Pan-tilt sistemi, ikiserbestlik dereceli bir robotik sistem olduğundan dolayı, Lagrange-Euler denklemiile modellenebilmektedir. Sistem modellemede ikinci yöntem ise sistem tanımlama(system identification) ve parametre kestirimi (parameter estimation) yöntemidir.Sistem tanımlama yönteminde, sistem modelinin transfer fonksiyonunu elde etmekiçin deneysel verilerden yararlanılmaktadır. Parametre kestirim yönteminde ise,matematiksel denklemlerle parametrik olarak tanımlanan sistem yapısının (transferfonksiyonu veya durum uzay modeli) parametre değerleri kestirilmeye çalışılmaktadır.Pan tilt sisteminin donanım yapısı; iki adet eyleyici, ana mekanik platform, iki adetprogramlanabilir kart ve MEMS (Mikro-Elektriksel-Mekaniksel Sistem) sensöründenoluşmaktadır. Sistemin eyleyicisi için, enkoderli ve redüktörlü dc motor tercih edilmiştir. Deneylerde kullanılan pan tilt sisteminin mekanik parçaları, SOLIDWORKSprogramında tasarlanarak üç boyutlu yazıcıdan çıktı alınmaktadır. Pan tilt sistemininana işlemcisi, STMicroelectronics yarıiletken firmasının ürettiği STM32F407 armtabanlı mikro işlemcidir. Diğer programlanabilir kart ise açık kaynak elektronikplatform olan Arduino'dur. Bu çalışmada Arduino, platformun açı bilgilerini MEMSsensöründen okumak için kullanılmaktadır. MEMS sensörü; açı ölçer, ivme ölçer vepesula sensörlerinin bir bordda birleştirilmesiyle oluşmaktadır.Pan tilt sistemi iki girişli üç çıkışlı olmak üzere ÇGÇÇ bir sistemdir. Bu sistemikontrol etmek için farklı yapılardaki iki yöntem (merkezi-coupled ve merkeziolmayan-decoupled ÇGÇÇ) karşılaştırılmaktadır. Birinci yöntem; sistem temel olarakiki ortagonal yapının yanca ve yükselişcedeki hareketinin kontrolü olarak kabuledildiğinde iki sistem birbirinden ayrılabilir. Bu şekilde sistem iki tane tek giriş tekçıkış (TGTÇ) yapı olarak ayrıştırılıp incelenerek kontrol yapısı tasarlanabilmektedir.Böylece bu iki yapı birbirlerinden bağımsız olarak kontrol edilebilmektedir. Bu TGTÇkontrolcü için PID ve LQR yöntemleri karşılaştırılmaktadır. İkinci yöntem ise; sistemmükemmele yakın imal edilerek ortagonal konumlandırılsa bile, eksenlerin açısalhız etkileri yüksek atalette ihmal edilemez boyutlara gelebilmektedir. Yani herhangibir eksene uygulanan giriş gerilimi sadece kendi eksenini değil diğer eksenleri deetkileyebilmektedir. Bu yapı merkezi ÇGÇÇ sistem olarak isimlendirilmektedir. ÇGÇÇkontrolcü parametrelerinin belirlenmesi için literatürde birçok yöntem bulunmaktadır.Statik Çıkış Geri Besleme (SÇG) ve Statik Durum Geri Besleme (SDG) yöntemleriaraştırılmaktadır. Bu çalışmada; merkezi ÇGÇÇ kontrol yapılarından SÇG yöntemi ve merkezi olmayanÇGÇÇ kontrolcü yapıları için Ziegler-Nichols tabanlı PID yöntemi karşılaştırılıpsonuçlar sunulmaktadır.