Elektrohidrolik bir sistemin gerçek zamanlı kontrolü

Abstract

ELEKTROHIDROLİK BİR SİSTEMİN GERÇEK ZAMANLI KONTROLÜ ÖZET Elektrohidrolik sistemlerin kontrolü son on yılda güçlü araştırmaların odağım oluşturmuştur. Hidrolik sistemlerin yapısal nonlineer özellikleri bu sistemleri, farklı tipte gelişmiş kontrol algoritmalarının uygulandığı ideal bir konu haline getirmiştir. Hidrolik sistemler yüksek güç gerektiren uygulamalarda kullanılırken, pnömatik sistemler genelde, hafif yüklerde, kısa stroklu ve hız gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadır. Hidrolik sistemler robotik, taşıma sistemleri, bilgisayar kontrollü tezgahlar, havacılıkta yerçekimi ve hareket simülatörleri ile askeri uygulamaları içeren endüstriyel uygulamaların hemen her aşamasında yer almaktadır. Deneysel çalışmalarda kullanılan sistem, bir bilgisayar, sistemin bilgisayarla iletişimini sağlayan bir adet ADVANTECH firmasına ait PCI-1711 endüstriyel arayüz kartı, bir adet asimetrik hidrolik silindir, bir adet 4/3 elektrohidrolik oransal valf, bir adet lineer cetvel ve hidrolik silindirin tahrikiyle doğrusal olarak hareket eden bir arabadan oluşmaktadır. Bu çalışmada, oransal valf tarafından kontrol edilen bir hidrolik silindirin, gerçek zamanlı olarak PD ve Bulanık mantık kontrolü gerçekleştirilmiştir. Simülasyon modelleri Matlab-Simulink programında oluşturulmuştur. Bilgisayar ile endüstriyel kart arasındaki veri alışverişi Matlab Real-Time Workshop programı ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, hidrolik teknolojisinin gelişimi ve elektrohidrolik sitemler hakkında genel bilgiler verilmiştir. Ayrıca tez konusuyla yakınlık gösteren daha önce yapılmış çalışmalar gözden geçirilmiştir. İkinci bölümde, hidrolik sistem elemanları modellenmiştir. Her bir sistem elemanının ölçeklendirilmiş Simulink modeli geliştirilmiştir. Üçüncü bölümde, PD ve Bulanık mantık kontrol teknikleri hakkında temel teoriler anlatılmış ve Matlab Fuzzy Logic Toolbox ile bulanık kontrolör tasarımı yapılmıştır. Dördüncü bölümde deney tesisatı elemanları hakkında bilgi verilmiştir. Beşinci bölümde geçek zamanlı kontrol için, Matlab programında yapılan ayarlamalar anlatılmıştır. Altıncı bölümde deneysel çalışmalar yapılıp, PD ve Bulanık mantık kontrol sonucunda sistemlerinin birim basamak cevabı eğrilerindeki farklılıklar gözlemlenmiştir. Son bölümde de elde edilen deneysel sonuçlar tartışılmıştır. ıx

REAL TIME CONTROL OF AN ELECTROHYDRAULIC SYSTEM SUMMARY The control of electrohydraulic systems has been the focus of powerful research over the last decades. Inherit nonlinear behavior of the hydraulic systems makes them ideal subjects for the application of different types of sophisticated controllers. Hydraulic systems are required in heavy-load applications, whereas pneumatic systems are generally employed in light-load, short stroke, high-speed applications. In the applications, hydraulic systems are involved almost in every phase of the industry, including robotics, transportation, milling machines, in aeronautic field with G and motion simulators and military applications. The experimental hydraulic system which is used in this study consist of, one computer, one industrial interface card ADVANTECH PCI-1711, one asymmetric hydraulic cylinder, one 4/3 electrohydraulic proportional direction control valve, one linear encoder and a plate which is controlled linearly by a hydraulic cylinder. In this study, real time control of an electrohydraulic system, which is driven by a proportional valve, is investigated by using PD and Fuzzy Logic Control methods. System models are built in Matlab's Simulink package. Data acquisition between computer and industrial interface card is obtained by Matlab's Real-Time Workshop package. In the first section of the study, general information about hydraulic technology and electrohydraulic systems are given. In addition, literature available on the similar subjects is reviewed. In the second section, components of hydraulic systems are modeled. For each system component, scaled Simulink models are built. In the third section basic theory about PD control and Fuzzy Logic Control are given. And implementation of a Fuzzy controller with Matlab's Fuzzy Logic Toolbox is showed. In the fourth section, information about experimental system components is given. In the fifth section, settings on Matlab for real time control are showed. In the sixth section, experimental studies are performed. The differences between step response curves of PD control and Fuzzy Logic Control are observed. In the last section, results of experimental studies are discussed.