Değişken yüklü DC motorun kayan kipli kontrolü

Abstract

Gerçek zamanlı uygulamalarda bilinmeyenler var olup, gürültü ve dış bozucu etkiler meydana gelebilir. Kontrol topluluklarında tasarım kolaylığından dolayı yaygın olarak PID kontrolör kullanılmaktadır. Lakin PID kontrol gibi geleneksel kontrol teknikleri bahsi geçen olumsuzluklarla başa çıkmada yeterli olamayacağı için sistem performansı olumsuz etkilenir. DC motorlar pek çok endüstriyel uygulamada çokça kullanılmaktadır. Motorların çalıştığı ortamlara bağlı olarak, motor parametrelerinde değişimler oluşur ve dış bozucu etkiler meydana gelir. Ayrıca yüklenme koşullarında da değişiklikler oluşabilir. Bu gibi durumlarda çalışılan uygulamalar için, hızlı tepkiler vererek sistemi kararlı tutan dayanıklı bir kontrol algoritması ihtiyacı oluşur. Bu tez çalışmasında dayanıklı doğrusal olmayan bir kontrol algoritması olan kayan kipli kontrol (KKK) metoduna odaklanılmış ayrıca PID ve bulanık mantık kontrol metotları da kullanılmıştır. KKK üzerine yapılan çalışmalar detaylı bir literatür araştırmasıyla sunularak, KKK yönteminin türevleri, avantajları ve dezavantajları irdelenmiştir. Çalışmada, bahsi geçen kontrolör türlerinin hem benzetim ortamında hem de gerçek zamanlı olarak DC motor ve döner bir servo sistem üzerinde çeşitli uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda çeşitli metalik ağırlıkların kullanılmasıyla sisteme ilave yüklenmeler yapılmıştır. Bununla birlikte, bazı hata kriteri hesaplamalarıyla kontrolörlerin performansları göreceli olarak karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar neticesinde, KKK ve türevleri geleneksel PID kontrole bir alternatif yapı olarak düşünülüp, endüstriyel uygulamalarda başarıyla kullanılabilir.

There are uncertainties in real time applications and there could be noises and external disturbing effects. PID controller is extensively used at control communities because of its easy design. However, conventional control methods like PID control are not sufficient to deal with aforementioned problems so that the system performance is affected negatively. DC motors are widely used at many industrial applications. Depending on working conditions of motors, motor parameters change and external disturbing effects occur. Moreover, loading conditions may also change. For applications that work under these conditions, a robust control algorithm which keeps the system stable by responding swiftly is needed. In this thesis, Sliding Mode Control(SMC) which is a robust nonlinear control algorithm is mainly focused and also PID and fuzzy logic control methods are used. SMC, SMC's modified versions, their advantages and disadvantages are analyzed by presenting an extensive literature research which is conducted on SMC. In this work, mentioned controller types are applied on a DC motor and a rotary servo system in real time and simulation environment. In experimental studies, various metallic weights are added to the system for extra loading. Additionally, controller performances are relatively compared to each other by using certain error criteria. It is concluded from these results that SMC and its versions can be considered as an alternative to conventional PID and they can be applied on many industrial applications.