Çok değişkenli sistemlerde etkileşimin yok edilmesi: Proses kontrol sistemi uygulaması

Abstract

Son yıllarda özellikle kimya endüstrisinde, çok değişkenli kontrol teknikleri artan bir önem kazanmıştır. Endüstriyel sistemlerde birden fazla giriş ve birden fazla çıkışlı sistemler kullanıldığından, böyle sistemlerin kontrol uygulamalarında çeşitli problemlerle karşılaşılabilmektedir. Bu tip sistemlere çok girişli çok çıkışlı sistemler (Multi Input-Multi Output-MIMO) denilmektedir. Bu problemlerin başında, sistem çıkışlarından birinin diğer çıkışlardan ya da diğer çıkışlara bağımlı girişlerden olumsuz yönde etkilenmesi gelmektedir. Bu olumsuz etki çıkışların girişler üzerinde yaptığı etkiler olabileceği gibi endüstride üstünde durulması gereken güvenlik, ürün kalitesi, verimlilik gibi gereksinimleri sebebi ile çıkışlarda da olabilir. Bunun için MIMO sistemlerdeki giriş-çıkış etkileşimlerinin incelenmesi ve ortadan kaldırılması önem arz etmektedir. Bu sebeplerden dolayı MIMO sistemlerdeki etkileşim önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir.Bu çalışmada öncelikle MIMO sistemlerdeki girişlerin ve çıkışların birbirleriyle etkileşimi incelenmiştir. Deney aracı olarak Festo marka MPS-PA Compact Workstation deney seti kullanılmıştır. Normalde tek girişli tek çıkışlı (Single Input Single Output-SISO) dört ayrı tek çevrim kontrol sistemine sahip bu deney setine, iki girişli iki çıkışlı (Two Input Two Output-TITO) sistem olacak şekilde düzenlemeler yapılmıştır. Oluşturulan sistemin giriş çıkış ilişkilerinden deneysel veriler alınarak MATLAB ortamında sistemin transfer fonksiyon parametreleri hesaplanmıştır. Transfer fonksiyonlar kullanılarak decoupling kontrolör tasarımı yapılmış ve Simulink ortamında etkileşimsiz sistem test edilmiştir. Tasarlanan kontrolör LabVIEW ortamında da oluşturulup etkileşimsiz sistem deneysel olarak da test edilmiştir. Sonuçlar birbiriyle karşılaştırıldığında simülasyon ortamında başarılı bir sonuç veren decoupling kontrol uygulaması, deneysel olarak gerçek sistemde başarılı sonuçlar vermiştir.

In recent years, especially in chemical industry, control techniquies of multiple variables have been gaining an inreasing importance. In industrial systems, due to using systems which have more than one input and output, various problems are encountered in the application control of such systems. This kind of systems are called as `Multi Input Multi Output (MIMO) Systems`. Negatively affected one of system output from the other outputs or inputs which are connected to the other outputs is one of these problems. This negative effects can be on the inputs due to outputs as well as on the outputs due to worth stressing safety, product quality and efficiency requirements in industry. Therefore, analyzing and decoupling of Input-Output interactions on MIMO systems have importance. Because of these reasons, interactions on MIMO systems have become an important research area.In this study, firstly, interactions of Inputs Outputs on MIMO systems have been analyzed. In experiments, FESTO Didactic Company MPS-PA Compact Workstation training test-bed have been used. Normally this experimental set have Single Input Single Output (SISO) with four seperate unique loop control system. It has been configurated as to be two input two output (TITO) system. Experimental data has been imported from Input output interactions of constructed system and transfer function parameters of system have been estimated with MATLAB. Decoupling controller design has been made using transfer functions and decoupled system has been tested on SIMULINK. Designed controller also has been constructed on LabVIEW and decoupling system also has been tested experimentally. When results have been compared with each other, decoupling control application which gives a successful result on simulation, gives also satisfactory result as experimentally in real system.