Masters theses : Engineering

Permanent URI for this collectionhttps://repository.neelain.edu.sd/handle/123456789/506

Browse

Filters

2017 - 2019172020 - 20228

Settings

Subject: search.filters.subject.Control Engineering

Search Results

Now showing 1 - 10 of 25
  • Thumbnail Image
    Item
    Speed Control of DC Motor Utilizing Adaptive Gain Scheduling PID Controller
    (Al-Neelain University, 2020-03) Mai Abdulhai Mohammed Modawi
    Abstract This research propose adaptive gain scheduling PID (AGSPID) controller to maintain the speed of DC motor in its desired value. The transfer function of the modeling of DC motor is used with the proposed controller to stabilize the speed of DC motor. The proposed controller is verified and PID tuning modified Ziegler-Nichols method (MZN-PID) via simulation work that includes disturbances and parameters variation. It’s found that the proposed controller has better performance compared to the modified Ziegler Nichols method as it reduces the transient response by 27.5%. المستخلص اقترح هذا البحث متحكمة جدولة الكسب التكيفي التناسبي-التفاضلي-التكاملي (AGSPID) للحفاظ علي سرعه محرك التيار المستمر في قيمتها المطلوبه. باستخدام دالة التحويل لنموذج محرك التيار المستمر مع وحده التحكم المقترحة لتحقيق الاستقرار في سرعة محرك التيار المستمر. تم التحقق من وحدة التحكم المقترحه مع طريقة زيغلر-نيكولس المحسنة لضبط المتحكم التناسبي-التفاضلي-التكاملي (MZN-PID) من خلال عمل محكاة باضافة الضجيج وتاثير تغيير البارمترات. وجدت أن وحدة التحكم المقترحة لها اداء افضل مقارنة بطريقة زيغلر-نيكولس المحسنة حيث انها تقلل من الاستجابة المؤقتة بنسبة 27.5%.
  • Thumbnail Image
    Item
    Intelligent Modeling and Position Control for MENTOR Robot Manipulator
    (Al-Neelain University, 2020-01) Yassir Elsheikh Mohammed
    Abstract Robot manipulators play an important role in the industrial field, especially in repetitive tasks such as picking and placing objects, and to carry out these tasks with high accuracy we need to develop a high performance controller. To design this controller, a mathematical model is required to describe the motion of the robot manipulator. Due to the difficulty of the derivation of the dynamic model and time-consuming, artificial neural networks are found as an optimum method to estimate the mathematical model. This dissertation aims to estimate a mathematical model and control the MENTOR robot manipulator. Recurrent three layers neural networks were designed and utilized to estimate the dynamics model of the robot manipulator, the simulation results show that the deigned neural networks describe the motion of robot joints perfectly, after estimating the dynamical model, fuzzy logic controller is also designed to control the angular position, The proposed controller has applied to control only two joints of the robot manipulator, the proposed controller has four inputs, error and change of error for each joint and two outputs. The controller is designed and implemented using ARDUINO MATLAB toolbox. The simulation and experimental results obtained proved the superiority of the proposed fuzzy logic controller to dramatically reduce the error between the desired and actual position trajectories, and a smooth accurate response was achieved. المستخلص تؤدي الروبوتات دورا مهما جدا في المجال الصناعى , خاصة في المهام المتكررة كنقل وتحريك الاشياء,ولتنفيذ هذه المهام بدقة عالية, نتحتاج الي تطوير وحدة تحكم عالية الاداء, ولتصميم هذة الوحدة نحتاج الي نموذج رياضي لوصف حركة الروبوت و نسبة إلى صعوبة اشتقاق هذا النموذج بالطريق الرياضية واستهلاك الكثير من الزمن ، توجد الشبكات العصبية الإصطناعية كطريقة مثالية لتقدير النموذج الرياضي. تهدف هذه الدراسة إلى تقدير النموذج الرياضي الديناميكي و التحكم في ذراع الروبوت ( MENTOR). تم تصميم شبكة عصبية تتكون من ثلاثة طبقات لمحاكاة النموذج الرياضي لذراع الروبوت. واظهرت نتائج المحاكاة ان الشبكة العصبية المصممة وصفت حركة مفصل الروبوت بصورة مثالية. بعد تقدير النموذج الديناميكي ، تم تصميم وحدة تحكم المنطق الضبابي أيضًا للتحكم في الموضع الزاوي, المتحكمة المقترحة صممت للتحكم في مفصلين من مفاصل الروبوت ، ولديها أربعة مدخلات ، هم الخطأ والتغيير في الخطأ لكل مفصل واشارتي خرج, تم تصميم المتحكمة واختبارها فعليا في الزمن الحقيقي باستخدام مكتبة اردوينو –ماتلاب. أثبتت نتائج المحاكاة والنتائج التجريبية التى تم الحصول عليها تفوق وحدة التحكم المنطقية الضبابية المقترحة في تقليل الخطأ بشكل كبير بين مسارات الموضع المطلوب و الموضع الفعلي ، وتم تحقيق استجابة دقيقة سلسة.
  • Thumbnail Image
    Item
    Stability of x-z Inverted Pendulum using Fractional Order PID Controller
    (Al-Neelain University, 2020) Limia Hamid Osman Hamid
    Abstract One of the most important and nun-linear application in control is inverted pendulum with unstable nature it needs an accurate system to control it. In this research the fractional order PID controller is used to control the inverted pendulum to move in x-z direction. Lagrange equation is used to model the IP system and MATLAB program is used to simulate the system. The simulation results show that the fractional order PID controller can make the system more stable compared with conventional PID controller for reducing the area for the movement by 8.8% in angle theta and by 7.19% in vertical position. It is also can reject different kinds of disturbance. خلاصة يتم عكس أحد أهم التطبيقات الخطية والراهبة في التحكم البندول ذو الطبيعة غير المستقرة يحتاج إلى نظام دقيق للسيطرة عليه. في هذا البحث تم استخدام وحدة تحكم PID ذات الترتيب الكسري للتحكم في البندول المقلوب للتحرك في اتجاه x-z. تستخدم معادلة لاغرانج ل نموذج لنظام IP ويستخدم برنامج MATLAB لمحاكاة النظام. تظهر نتائج المحاكاة أن وحدة تحكم PID ذات الترتيب الجزئي يمكن أن تقوم بها النظام أكثر استقرارًا مقارنة بوحدة التحكم PID التقليدية لـ تقليل مساحة الحركة بنسبة 8.8٪ في زاوية ثيتا وبنسبة 7.19٪ في الوضع الرأسي. كما يمكنه رفض أنواع مختلفة من الاضطرابات.
  • Thumbnail Image
    Item
    Control System For a Cut To Length Machine
    (AL-Neelain University, 2018) Mohammed Abdelgadir Mustafa
    An implemented microcontroller system that controls a cut to length machine (CSCTL) has faced some drawbacks such as power failure. The microcontroller itself has defects regarding complicated troubleshooting and programming. The cut to length machine under normal operation should automatically cut sections of measured length from a coil of an elongated strip which has a roller holder for the coil, a feed conveyer belt at a constant speed to pull the strip from the coil, a hump table, a scissor, a device for measuring the length of the sheet and a landing area. The scissor is being driven by a constant speed motor at a circumferential speed less than the speed of the strip from the feeder, thus producing a hump between the feeder and pinch rolls. The objective of this study was to simulate a control system that controls the cut to length machine. The control system consists of a programmable logic controller (PLC) and an Arduino to achieve goals such as increasing the speed of production, increasing the accuracy of cutting and to know how many sheets have been made. So the system was designed and developed to cut the material automatically of finite length. The outcome of the simulation has shown that the newly developed control system is capable of controlling the machine properly to meet the intended requirements. It also showed that the achieved upgrade can not only help in cutting, but also prominently reduces the operating stafi' and accordingly.
  • Thumbnail Image
    Item
    Object Detection and Tracking using Raspberry Pi and OpenCV
    (Al-Neelain University, 2019-06) Mohammed Mutasim Osman Alnor
    Abstract With the advancement of modern technologies in the area related to robotics and computer vision, real time image processing has become a major technology under consideration. In this research shapes and colors of various geometrical objects will be detecting and tracking in a given binary frame supplied by Web Camera using raspberry pi, python 2.7, OpenCV and Numpy. During this research different methods are used to implement this system, these methods use very fundamental function for processing the frames that include load frames, covert frames to HSV color space, apply color filter, apply histogram and back projection technique and finally detect and track objects with different type of methodsand compare with them. المستخلص نتيجة للتطور الهائل في التقنية الحديثة المرتبطة بمجال الإنسان الألي والرؤية الحاسوبية اصبحت معالجة الصور في الزمن الحقيقي امر مطلوب جداً ويؤخذ في عين الإعتبار.خلال هذا البحث أشكال وألوان مختلف الأجسام الهندسية سوف يتم إكتشافها وتتبع موقعها في إطارات فديو ثنائية تعطى بواسطة كاميرا إنترنت بإستخدام جهاز راسبيري باي و لغة بايثون البرمجية إصدار 2.7 وبإستخدام المكتبتين البرمجيات OpenCVNumpy,. وايضا خلال هذا البحث سوف يتم إستخدام عده طرق لتنفيذ هذا النظام ،وهذه الطرق تستخدم الوظائف الأساسية لمعالجة الصور من تحميل الإطارات وتحويلها الى الحيز اللوني HSV وتطبيق مرشح اللون وتطبيق مبدأ المخططات البيانية والإسقاط الخلفي ثم أخيراً إكتشاف وتتبع الاجسام بمختلف هذه الطرق والمقارنة بينها.
  • Thumbnail Image
    Item
    Design and Implementation of Power Harvesting System using Piezoelectric and Solar Energy with Internet of Things
    (جامعة النيلين, 2021-09)
    ABSTRACT There are many renewable energy sources that can be used in various fields. One of these sources is piezoelectric and solar energy. This research aims to reducing accidents that lead to human’s and material’s losses due to sudden power outages from traffic lights, so that the research aims to design and implement power harvesting system based on two sources, piezoelectric, and solar energy. Internet of things technology (IOT) is used to monitor the produced power from system. The system selects piezoelectric if there is movement in the street to charge battery then operate actuators. Furthermore, the system is operated from the solar cells to charge battery when it is available and there is no movement on street. Arduino Uno is programed to select the available source while gives the priority to the piezoelectric source. MCU chip is used to provide internet connectivity to this system, which helps sending system’s data to cloud and visualizing data in web page remotely. User has ability to choose between auto and manual mode, selecting the available power source. The system is tested under many conditions and gave a good result from piezo sensors and solar output voltage. المستخلص هناك العديد من مصادر الطاقة المتجددة التي يمكن استخدامها في مختلف المجالات . ومن هذه المصادر الطاقة الكهروضغطية والطاقة الشمسية .ويهدف هذا البحث الى الحد من الحوداث التي تؤدي الى خسائر بشرية ومادية بسبب الانقطاع المفاجئ للتيار الكهربائي عن اشارات المرور حيث تم تصميم وتنفيذ نظام توليد الطاقة بناءً على مصدرين ,الطاقة الكهرضغطية والطاقة الشمسية . تم استخدام تقنية انترنت الاشياء لمراقبة الطاقة المنتجة من النظام , حيث يقوم النظام باختيار الطاقة الكهرضغطية كمصدر للطاقة اذا كان هناك حركة سيارات تقوم بالضغط على حساسات الـ Piezo ليقوم النظام بشحن البطاريات من هذه الطاقة المنتجة. ويقوم بشحن هذه البطاريات من خلال الطاقة الشمسية ان لم يكن هناك حركة سير كافية . يتم برمجة متحكم الاوردوينو لتحديد المصدر المتاح ويعطي الاولوية لمصدر الطاقة اللكهروضغطية وذلك باستخدام حساس الجهد. وتستخدم رقاقة الـ MCU لتوفير الاتصال بالانترنيت لهذا النظام مما يساعد على ارسال بيانات النظام الي صفحة على الانترنيت تم انشاءها بواسطة الـ MCU chip ليتم من خلالها عرض اي المصدرين متاح والتحكم بين الوضع التلقائي واليدوي الذي من خلاله يمكن للمستخدم تحديد احد المصادر لاستخدامه. يمكن لهذا النوع من نظام الطاقة ان يعطي استمرارية للطاقة وهذا ما حققه البحث .
  • Thumbnail Image
    Item
    Stabilization of x Inverted Pendulum via AGSPID Controller
    (Al-Neelain University, 2022-02) Gada Mohamed Ali Mohamed
    Abstract The inverted pendulum (IP) is considered as a classical control system problem due its nonlinear characteristics and unstable behavior. Without any control of IP, the pendulum will fall down if the cart is not moved to maintain it in the upright position. Furthermore, it naturally falls downward due to gravity. Therefore, the IP system is inherently unstable. In order to keep the x IP in upright position, a control action is required. This dissertation presents a control approach for stabilizing x IP. The dynamic model of the x IP is derived based on Lagrange's approach. The adaptive gain scheduling PID (AGSPID) controller is used to stabilize the x IP. To show the effectiveness of the proposed controller, it is benchmarked with a conventional PID controller. The performance of the proposed controller is verified via various simulation scenarios that include disturbances using SIMULINK/MATLAB. One AGSPID controller is used to stabilize the angle of x IP regardless of the cart position. Furthermore, two AGSPID controllers are utilized to stabilize the angle and cart position of x IP. It is found that the use of AGSPID controller with the x IP can reduce the overshoot and settling time response for the angle compared to the conventional PID controller via 48.68% and 2.32%, respectively. The use of AGSPID controller reduces the distance of the x IP by 15.84% compared to PID controller. المستخلص البندول المقلوب هو مشكلة كلاسيكية لنظام التحكم نسبة لخواصه اللاخطية وسلوكه الغير مستقر بدون اي تحكم للبندول المقلوب، يسقط البندول ببساطة اذا لم تتحرك العربة للحفاظ عليه في وضع راسي، ويكون السقوط نسبة لتأثير الجاذبية. لذلك نظام البندول المقلوب بالطبيعة غير مستقر. للحفاظ على البندول المقلوب يلزم إجراء تحكم. هذه الاطروحة تقدم نهج تحكم لإستقرار س للبندول المقلوب. النموذج الديناميكي تم إيجاده اعتماداً على طريقة لأجرانج. متحكمة جدولة الكسب التكيفي (AGSPID) إستخدمت لإستقرار البندول المقلوب س. تم التحقق من أداء المتحكمة عن طريق عمل محاكته بإضافة الضجيج بإستخدام SIMULINK/ MATLAB . تم إستخدام واحد من متحكم جدولة الكسب التكيفيAGSPIP لتثبيت زاوية البندول المقلوب س بغض النظر عن موضع العربة. علاوة على ذلك تم إستخدام أثنين من المتحكم AGSPID لتحقيق الإستقرار في الزاوية وموقف العربة. وجد أن متحكمة جدولة الكسب التكيفي AGSPID تقلل الإستجابة العابره وزمن الإستقرار بــ 48.68% و2.32% على التوالي مقارنة بــ PID التقليدي وكذلك المتحكم AGSPID يقلل من مسافة عمل البندول المقلوب س بنسبة 15.84% مقارنة بوحدة التحكم PID.
  • Thumbnail Image
    Item
    Modeling of Wastewater Treatment Process Using PID Controller
    (Al-Neelain University, 2021) Ibrahim Mahmoud Nawai Nimir
    Abstract The wastewater treatment process (WWTP) is known for its high variability and distrust of the parameters, which makes it difficult to control.. The main objective of the research is to develop and simplify the transfer function of the wastewater treatment process constructed using mathematical modelling based on some variables, such as flow rate, tank volume and turbidity concentration. The PID controller was used by tuning its parameters to improve the stability of system response. Also, Root locus one of control technique was used to determine the range of poles for the system to be stable. المستخلص تُعرف عملية معالجة مياه الصرف الصحي (WWTP) بتقلبها العالي وعدم الثقة في البارامترات ، مما يجعل من الصعب ضبطها و التحكم فيها. الهدف الرئيسي من البحث هو تطوير وتبسيط دالة الإنتقال لعملية معالجة مياه الصرف الصحي التي تم إنشاؤها باستخدام النمذجة الرياضية بناءً على بعض المتغيرات ، مثل معدل التدفق وحجم الخزان وتركيز العكارة. استخدمت المتحكمةPID من خلال ضبط بارامتراتها لتحسين استقرار استجابة النظام. أيضًا ، تم استخدام إحدى تقنيات التحكم و هي Root locus لتحديد نطاق الجزورللنظام ليكون مستقرًا.
  • Thumbnail Image
    Item
    Automation System of Gold Mining Plant Using PLC and SCADA
    (Al-Neelain University, 2021-07) Ali Abdallah Osman.
    ABSTRACT Mines and mineral processing plants need integrated process control systems capable of improving plant-wide efficiency and productivity. Mining automation systems currently control fixed plant equipment such as pumps, fans, and telephone systems. There is a lot of work going on around the world to try to create the moving equivalent of a mining manufacturing assembly line. Most of the factories used today in Sudan in the field of mining do not use complete control systems, which leads to a large waste of production inputs and inefficiency in the production process and most importantly, exposes workers to the risks of the chemicals used. This project aims to speed up production, improve safety, and reduce costs. Process automation systems in metal processing plants provide important operational information to the plant such as metallurgical accounting, block scales, production management, process control, and optimization. This study also aims to design and implement a practical model for the control, monitoring and supervision system of the gold mining plant by simulation using the PLC and SCADA system. Therefore, the use of automation in industrial processes has become an absolute necessity and an urgent need for its operational efficiency and guarantees for the safety of workers and devices to some extent. المستخلص تحتاج المناجم ومعامل معالجة المعادن إلى أنظمة متكاملة للتحكم في العمليات قادرة على تحسين الكفاءة والإنتاجية على مستوى المصنع. تتحكم أنظمة أتمتة التعدين حاليًا في معدات المصنع الثابتة مثل المضخات والمراوح وأنظمة الهاتف. هناك الكثير من العمل الجاري في جميع أنحاء العالم لمحاولة إنشاء المكافئ المتحرك لخط التجميع التصنيعي للتعدين. ان معظم المصانع المستخدمة اليوم في السودان في مجال التعدين لا تستخدم أنظمة تحكم كاملة مما يؤدي إلى هدر كبير في مدخلات الإنتاج وعدم الكفاءة في عملية الإنتاج والأهم من ذلك يعرض العمال لمخاطر الكيماويات المستخدمة. يهدف هذا المشروع إلى تسريع الإنتاج وتحسين السلامة وخفض التكاليف. توفر أنظمة أتمتة العمليات في مصانع معالجة المعادن معلومات تشغيلية مهمة للمصنع مثل المحاسبة المعدنية ، موازين الكتلة ، إدارة الإنتاج ، التحكم في العمليات ، والتحسين. وتهدف هذه الدراسة أيضا لتصميم وتنفيذ نموذج عملي لنظام التحكم والمراقبة والإشراف لمصنع تعدين الذهب وذلك عن طريق المحاكاة باستخدام نظام PLC و SCADA ولذلك أصبح استخدام الأتمتة في العمليات الصناعية ضرورة مطلقة وحاجة ملحة لكفاءتها التشغيلية وضمانات لسلامة العاملين والأجهزة إلى حد ما.
  • Thumbnail Image
    Item
    WATER LEVEL CONTROL USING PID AND FUZZY LOGIC CONTROLLER
    (Al-Neelain University, 2021-07) ABUBAKR TAHA BABIKER
    ABSTRACT The purpose of this research is to design a simulation system of fuzzy logic controller and connected a PID controller to monitor the water tank level using the simulation packages which are the fuzzy logic and PID by SIMULINK tools in MATLAB program. The main problems of water level control system is a complex system, because of nonlinearity and uncertainty. The system is designed using fuzzy control and PID to control the level and flow of water based on the rules of the fuzzy logic controller. After running the proposed system, it was found that rise time was low and overshoot was low. Compared to some previous studies in this field. المستخلص الغرض من هذا المشروع تم تصميم نظام محاكاة لوحدة تحكم منطقية ضبابية وتوصيل وحدة تحكم PID لمراقبة مستوى خزان المياه باستخدام حزمة المحاكاة وهي المنطق الضبابي و PID بواسطة أدوات SIMULINK في برنامج MATLAB. المشاكل الرئيسية لنظام التحكم في مستوى المياه هي نظام معقد للغاية ، بسبب اللاخطية وعدم اليقين. تم تصميم النظام باستخدام التحكم الضبابي و PID للتحكم في مستوى وتدفق المياه بناءً على قواعد وحدة التحكم المنطقية الضبابية. بعد تشغيل النظام المقترح ، وجد أن وقت الارتفاع كان منخفضًا وكان التجاوز منخفضًا. مقارنة ببعض الدراسات السابقة في هذا المجال.